东荣二矿采动回采巷道围岩控制技术

王维维,李凤仪

(黑龙江科技学院安全工程学院，哈尔滨 150027)

采动回采巷道，是动压巷道中的一种特殊形式，即在邻近上层回采工作面开采同时，掘进本层回采巷道，而且回采巷道方向与工作面走向一致，也即常说的顶压送巷。在《矿井设计规范》中，此类回采巷道布置形式是不允许出现的，但是实际生产中，部分矿井为了满足生产接续需要等，而不得以才面临采动回采巷道围岩控制难题，而且目前国内外尚未见专门深入研究的资料报道。东荣矿区进行过同类巷道的掘进与支护，但巷道围岩与支护破损严重。因此，研究探索采动回采巷道围岩控制技术，是保证这类矿井正常生产的技术保障。

1 东荣二矿采动回采巷道布置及破坏情况

1.1 东荣二矿采动回采巷道布置

东荣二矿在南二下延采区16#煤层回采同时，掘进17#煤层回采巷道，形成采动回采巷道布置形式(图1) 。图1目前变形破坏严重已失去使用能力，7面皮带道正在掘进中。

图1 东荣二矿采动回采巷道布置

1.2 原有采动回采巷道破坏情况

通过对原有采动回采巷道破坏形式进行现场写实，总结出其破坏形式有以下几点：

①巷道两帮严重开裂、煤体脱落，大部分帮锚杆失效；②顶板岩石破碎、下沉甚至垮落，部分锚杆折断，大部分金属钢梁被压弯，过度变形失去支护作用；③巷道围岩破坏顺序为围岩局部弱结构破坏(主要表现为两帮局部煤体脱落以及顶板局部破碎)、顶板的挠曲下沉破坏、两帮进一步破坏、底板底臌、巷道围岩大变形，进而巷道整体破坏；④巷道断面缩小率可达50%，顶板裂隙中有采空区积水渗出。

2 采动回采巷道围岩应力分布特征

通过支承压力在底板中的传播规律的分析及巷道掘进引起的围岩应力分布特征的分析，结合巷道围岩变形特征，可以得出上邻近层采动影响下回采巷道围岩应力分布，特征如下：

①本层巷道围岩受双重支承压力的叠加作用，围岩应力十分复杂，且随着工作面的推进呈现动态叠加性。②巷道围岩在复杂应力作用下，围岩变形活动亦呈现双重作用，即在本层巷道支承压力作用时围岩产生变形活动，而受上邻近层采动影响时围岩又将产生新的变形活动，因此围岩变形活动极不稳定。

3 采动回采巷道围岩控制技术研究

采动回采巷道围岩控制，首先应遵循动压巷道围岩控制的原则，即提高围岩残余强度的原则、充分发挥围岩承载能力的原则和巷道围岩弱结构控制的原则。在遵循以上原则基础上，结合采动回采巷道围岩应力分布特征，总结提出采动回采巷道围岩与支护体系应具备如下特征：

①通过锚索等支护方法，增加围岩与支护体系空间尺寸，应对应力叠加可能形成更大范围极限平衡区的矿压作用；②增加锚杆支护密度，以锚杆、钢带、金属网、喷注浆等支护方法，增加围岩与支护体系整体柔度和抵抗剧烈活动的能力；③跟随移动支承压力严重影响区段，增设以液压单体支柱为主的高强可缩的临时加强支护。

在动压巷道围岩控制原则及保证采动回采巷道围岩与支护体系特征的基础上，结合东荣二矿原有采动回采巷道围岩控制方案，最终可确定上邻近层回采同时，本层掘进回采巷道围岩控制方案为：锚、网、索、带、喷联合支护，在支承应力影响区增设以液压单体支柱为主的临时加强支护。

4 工业实验及效果分析

4.1 工业实验

为了验证采动回采巷道围岩控制技术的可行性及合理性，在东荣二矿南二下延17#煤层7面皮带道中，选择了有代表性的(巷道掘进由不受采动影响到受采动影响)200 m巷道进行现场工业试验，经过参数计算得出的支护方案如图2、图3所示。

图2 采动回采巷道支护方案示意图

图3 加强支护方案示意图

4.2 巷道围岩变形观测

在实验巷道内，随巷道掘进同期进行了巷道围岩收敛观测，巷道围岩应力观测及支护质量监测监督。经过近1个月的工业实验，分析所得巷道围岩变形曲线如图4所示。

4.3 效果分析

从围岩变形观测记录分析曲线中可以看出，巷道围岩变形在预定指标内，说明了巷道在形成后1个月内围岩保持稳定，与8面下料道在同段时间内的破坏对比非常明显。通过对比足以说明，设计支护方案可以有效控制围岩变形，即东荣二矿上邻近层采动影响下，回采巷道围岩控制技术得以成功，且可在以后该矿此类巷道围岩控制中继续发挥作用。

图4 巷道围岩变形观测曲线图

5 结论

(1)提出的以液压单体支柱为主的临时加强支护，既具有较大的支承强度，又具有较好的可缩性，同时可作为移动加强支护随支承压力的移动而移动。

(2)实验巷道经历了16#煤层回采工作面采动及同期掘进双重影响，较好地保持了巷道围岩与支护系统整体稳定性，减缓采掘接续紧张问题，避免了反复进行巷道修复及维护带来的各种消耗和损失。

(3)实验结果证实，研究提出的16#煤层回采

同期掘进17#煤层回采巷道的围岩控制技术，基本解决了东荣矿区上邻近层采动同时，掘进本层回采巷道的围岩控制技术难题。同时，通过工业试验，提升了双鸭山矿区科技水平，培养了现场工程技术人员的科研意识及能力，从而对地区经济社会发展进步起到了积极推动作用。

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