動壓影響區松軟留頂煤巷道支護技術研究

摘要：厚煤層開采工作面回采巷道斷面普遍較大，隨著礦井采掘深度和開采范圍的不斷增大，回采巷道圍巖控制難度增加，這就需要做好動壓巷道圍巖變形控制。本文以某煤礦11307回順為研究對象，分析動壓影響下松軟留頂煤巷道圍巖變形特征及影響因素，并提出具體支護方案。總體來說，采用錨桿索、注漿、鋼筋托梁及金屬網組合支護頂板，采用錨桿索、金屬網組合支護巷幫。工程應用后，11307回順巷道位移變形量較小，可滿足使用需要。

關鍵詞：動壓影響區；松軟留頂煤巷道；支護技術；采動壓力；厚煤層；回采巷道；圍巖支護

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）02-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.006

Research on Support Technology for Soft Roof-Remaining Coal Roadway in Dynamic Pressure Affected Zone

LIU Shilin

（Guizhou Branch of Hunan ABS Inspection and Certification Co.， Ltd.， Guiyang 550081， China）

Abstract： The cross-section of the mining roadway in the thick coal seam mining face is generally large， with the continuous increase of mining depth and mining range， the difficulty of controlling the surrounding rock of the mining roadway increases， which requires effective control of the deformation of the surrounding rock in dynamic pressure tunnels. Taking the 11307 return crossheading of a certain coal mine as the research object， this paper analyzes the deformation characteristics and influencing factors of the surrounding rock of the soft roof-remaining coal roadway under the influence of dynamic pressure， and proposes specific support schemes. Overall， the roof is supported by a combination of anchor cables， grouting， steel reinforcement beams， and metal mesh， while the roadway is supported by a combination of anchor cables and metal mesh. After engineering application， the displacement and deformation of the 11307 return tunnel are relatively small， which can meet the needs of use.

Keywords： dynamic pressure affected zone; soft roof-remaining coal roadway; support technology; mining pressure; thick coal seam; mining roadway; surrounding rock support

厚煤層開采具有產量高、生產效益顯著等優點，為滿足采面煤炭運輸、通風及行人等需要，厚煤層開采工作面回采巷道斷面普遍較大[1]。隨著礦井采掘深度及開采范圍的不斷增大，回采巷道圍巖控制難度呈增大趨勢[2]。工程技術人員提出淺深孔注漿、高強錨桿索+底板開槽卸壓方、斜拉錨索+管縫錨桿托頂支護、鋼架棚等方式控制動壓巷道圍巖變形，工程應用也取得一定成果[3-5]。本文以西南地區某煤礦11306綜放工作面巷道圍巖支護為背景，對動壓影響區松軟留頂煤巷道支護技術展開研究，以期為其他類似巷道支護提供參考。

1 工程概況

11306工作面推進長度為1 052.5 m，寬度為265.4 m，

工作面東為11305采空區，西為11307工作面。11306工

作面回采巷道保護煤柱寬度為13 m，11305運順及11307回順均為沿空留巷巷道，具體巷道布置如圖1所示。11307回順沿11#煤層底板掘進，寬為5.4 m，高為3.8 m，為二次采動復用巷道。11#煤層厚度均值為7.2 m，傾角為3°～5°，局部存在泥巖偽頂，直接頂為粉砂巖，基本頂為粗砂巖，直接底為泥巖。

2 11307回順圍巖變形分析

2.1 11307回順支護參數及變形特征

11307回順采用錨索+金屬網+槽鋼支護。頂錨索為Φ17.8 mm×7 200 mm的鋼絞線，一排3根，間排距為2 200 mm×2 200 mm；頂錨桿為Φ22 mm×

2 400 mm的螺紋鋼錨桿，一排6根，間排距為

1 000 mm×1 000 mm；巷幫采用Φ22 mm×2 400 mm螺紋鋼錨桿支護，一排4根，間排距為1 000 mm×

1 000 mm。現場應用時，11307回順出現變形量大、巷道斷面收縮嚴重的問題，表明現有支護措施無法有效抵御動壓影響。

2.2 11307回順變形分析

一是煤巖體松軟。11#煤層裂隙發育，后續鉆孔會增大煤體破碎發育程度。二是巷道層位。回順沿11#煤層底板掘進，巷道頂煤松軟且強度較低，該部位頂板隨掘隨垮，頂煤及巷幫煤體網兜會降低錨網索圍巖控制能力。三是頂板垮落變形。11306工作面回采后，基本頂劇烈垮落導致護巷煤柱內部及11307回順圍巖應力集中，增大回順圍巖控制難度。四是采動壓力影響。11307回順為二次采動復用巷道，在采動壓力影響下，巷道圍巖裂隙擴展，嚴重時甚至導致原有支護體系失效。五是圍巖錨固性差。11307回順頂煤及巷幫煤體自身松軟，錨桿錨固性較差。錨索錨固在頂板穩定的砂巖層中，但在采動影響下，砂巖裂隙擴展，弱化錨固效果。

3 動壓影響區11307回順圍巖支護技術

3.1 圍巖支護策略

11307回順圍巖支護目的有兩個。一是確保回順圍巖穩定，避免垮落變形；二是控制回順圍巖變形量，確保斷面滿足使用需要。結合以往研究成果及工程類比法，確定采用高預緊力錨桿索+注漿方式支護圍巖。在動壓影響巷道用高預緊力錨桿索加固圍巖，使圍巖形成相對穩定的組合梁結構，控制裂隙擴展、離層或者滑移變形；高預緊力將圍巖表面集中應力向深部轉移，減少圍巖變形量。注漿可改善圍巖力學性質，提升圍巖穩定性、抗變形能力；漿液充填錨桿及錨索鉆孔，提高錨桿索與圍巖耦合效果。

3.2 圍巖支護參數設計

11307回順圍巖用錨桿索、鋼筋托梁、金屬網及注漿組合支護，支護斷面如圖2所示。

3.2.1 頂板支護

頂板設置一排6根Φ24 mm×2 800 mm的中空注漿錨桿，間排距為950 mm×1 000 mm，配套80 mm×

5 000 mm的鋼筋托梁；錨桿預扭矩為300～500 N·m；注漿用水泥漿，壓強為1～3 MPa。頂板注漿錨索及普通高預緊力錨索交替布置。其中，頂板注漿錨索（Φ22.4 mm×8 300 mm）一排2根，間排距為

1 800 mm×2 000 mm，注漿用水泥漿，壓強為3～5 MPa；

普通高預緊力錨索（Φ21 mm×7 300 mm）一排3根，間排距為1 800 mm×2 000 mm，用錨索梁連接，施加300 kN預緊力。頂板鋪設網孔50 mm×50 mm的金

屬網。

3.2.2 巷幫支護

巷幫一排布置4根Φ24 mm×2 800 mm的中空注漿錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm，用80 mm×

3 000 mm鋼筋托梁連接，施加300～500 N·m扭矩；鋪設網孔50 mm×50 mm的金屬網。煤柱幫用

22.4 mm×4 300 mm的中空注漿錨索補強，一排2根，間排距為1 200 mm×1 000 mm，施加250 kN預緊力；注漿用水泥漿，注漿壓強為1～3 MPa。

3.3 回順圍巖支護效果分析

為檢驗11307回順圍巖支護效果，在采面回采期間布置測點監測頂錨索受力情況及圍巖變形情況。

頂錨索受力監測結果如圖3所示，其中橫軸數據中的+為超前、-為滯后。從監測結果可以看出，頂錨索受力集中在210～240 kN，受采動影響后，頂錨索受力增至350 kN左右；巷幫錨桿初期受力在30～55 kN，在進入采動影響區后，受力快速增大，最后集中在90～135 kN。整體來說，11307回順錨桿及錨索受力穩定，支護體系正常運行。

圍巖變形監測結果如圖4所示。11307回順在超前11306工作面60 m及滯后采面40 m范圍內，圍巖變形量快速增加，在滯后采面80 m時，位移量趨于穩定，其中頂板、底板及兩幫位移量分別為

128 mm、36 mm、235 mm；11307回順圍巖變形量較小，可滿足使用需要。

4 結論

11307回順在動壓影響區呈現圍巖變形嚴重、支護難度大的問題，巷道圍巖變形破壞與煤巖體松軟且承載能力差、巷道層位、頂板垮落變形、采動壓力、圍巖錨固性差等因素密切相關。本研究提出用高預緊力錨桿索+圍巖注漿方式支護圍巖，通過高預緊力錨桿索提高圍巖變形控制能力，通過注漿提升圍巖承載能力及錨桿索與圍巖耦合效果。工程實踐表明，11307回順采用的支護方案有效控制動壓影響區松軟留頂煤巷道圍巖變形。

參考文獻

1 梁 鋒.近距離動壓厚煤層沿空快掘支護技術[J].華北科技學院學報，2023（1）：16-28.

2 李溪枝.厚煤層沿底巷道頂板變形機理和加固技術研究[J].中國礦業，2021（8）：154-160.

3 原海鵬.動壓影響破碎圍巖巷道注漿加固技術研究[J].煤，2021（1）：62-64.

4 蘇夏收.厚煤層動壓破碎巷道破壞機理分析及控制對策研究[J].煤炭科技，2018（2）：5-10.

5 何 杰，崔千里.松軟厚煤層動壓巷道留頂煤掘進支護技術[J].中國煤炭，2018（12）：67-71.