煤柱下方巷道受采动影响后支护技术研究

周瑞伟

西山煤电集团公司东曲矿二采区2#煤于煤矿投产初期进行开采，近年来该采区布置下层4#煤工作面。其中14214、14216工作面所有巷道均于2010年6月前施工完毕，自2011年元月回采14214工作面以后，相邻的14216工作面两顺槽受采动影响，出现一定程度变形。为了使工作面回采时不受影响，必须对该巷道进行维护。经过现场勘查及技术研究，最终确定了支护方案，维持了巷道的稳定，为14216工作面的顺利回采提供了安全保障。

1 东曲矿井下工作面现场观察的情况分析

1.1 现场情况

东曲矿14216工作面轨道顺槽(与正回采的14214工作面相邻)目前支护现场的情况如下：

1)14216工作面轨道顺槽大部分巷道维护较好，但发现第8横贯和第9横贯、第13横贯和第14横贯之间有部分巷道发生变形，主要显现为顶板下沉，顶板处工字钢梁发生弯曲变形，补打的部分锚杆失效。

2)当前工作面推进到超过第4横贯13 m左右，滞后工作面约20 m之后轨道顺槽受压明显，顶板工字梁产生明显变形，而在第2横贯附近巷道变形严重，除顶板受压外，两帮围岩片帮严重，帮部工字钢变形严重，甚至破坏，残留空间仅能容一人弯腰经过。

1.2 原因分析

1)14216轨道顺槽第8横贯和第9横贯、第13横贯和第14横贯顶板变形原因较复杂，虽然处在采空区下方，但由于开采后采空区逐步压实，局部围岩岩性差异，煤层间距较近等因素的影响，造成上述巷段工字钢棚受压变形，巷道顶板下沉。

2)14216轨道顺槽在滞后回采工作面的部分产生变形，则主要是受到14214工作面采动影响，由于处于采动影响的应力增高区，造成巷道受压变形。而第17联络巷附近巷道由于处于22108、22107和22106之间残留煤柱下方，残留煤柱下的高应力和工作面回采采动影响叠加，使得这段巷道受到较严重破坏。

1.3 实验巷道范围

工作面还有约20 m就推进到22106与12218之间残留煤柱的下方，为避免出现在22108、22017和22106之间残留煤柱下巷道严重变形的情况，为不影响今后的接替生产，根据轨道顺槽是否受2#煤层残留煤柱上支承压力影响，建议尽快进行14216工作面巷道的支护工作。

2 支护方案

1)14216轨道顺槽位于2#煤层新22106、12218工作面之间残留煤柱下方时，采用高强稳定型锚索棚支护。为保证巷道支护效果，支护的范围为煤柱边缘向内2 m的煤柱下方巷道。由于顶板受压离层造成撤架困难，可以改变14216轨道顺槽处在2#煤层残留煤柱下的14216轨道顺槽的支护方式，支护方案示意图见图1。支护展开图见图2。巷道顶板支护展开图见图3。

断面锚杆采用d20 mm×2 400 mm高强螺纹钢树脂锚杆，每孔均采用2支Z2350中速树脂药卷锚固，预紧力矩不小于300 N·m，锚索采用d17.8 mm×6 000 mm1860钢绞线。顶板布置3根锚杆和2根锚索，锚杆锚索间隔布置，间距为800 mm。2根锚索以及两者中心的锚杆用长度为1 900 mm的18#槽钢梁连接，18#槽钢梁加工图见图4，且锚索锁具、或锚杆螺母与槽钢梁之间需垫上150 mm×150 mm×10 mm的平托盘，而锚杆则采用100 mm×100 mm的鼓形托盘，以防槽钢梁受力被拉穿。两端锚杆采用200 mm×200 mm的鼓形托盘。两帮补打点锚杆和点锚索，间距为700 mm，锚杆采用200 mm×200 mm的鼓形托盘，锚索采用300 mm×300 mm的平托盘。断面间隔布置，排距为700～800 mm。

图4 18#槽钢梁加工图

2)分析说明和要求。

a)如果该试验巷段已经受到14214工作面回采影响，巷道受压变形，则应从试验巷段内没有发生变形的部分开始施工，同时开始施工位置应尽量保证在超前14214工作面20 m之外，具体施工位置需要根据井下具体情况制定。

b)为保证整个实验巷段的维修质量，前两排的施工断面采用断面A的支护布置形式。

c)当巷道维护到2#煤运煤平巷下方时，由于上下巷道距离较近，需将巷道顶部的锚索换成补打锚杆，但要加强此处巷道两帮支护，具体支护方式见图5。因此，需要精确确定2#煤运煤平巷与14216轨道顺槽空间交叉的位置。

图5 支护方式图

d)当巷道施工进行到第5横贯(即14216轨道顺槽与下一采集中皮带巷交叉)时，需要对交叉点进行加强支护。从交叉点向沿下一采集中皮带巷各1.5 m处补打点锚索、点锚杆。其锚杆、锚索布置方式基本与断面A方式相同;从交叉点向下一采集中巷各0.75 m处补打锚杆，且锚杆和锚索应尽量向煤体内倾斜。

e)顶板锚索、锚杆可以用锚索钻机施工，帮锚杆可以用风动凿岩机施工，也可以用帮锚杆钻机施工。帮锚索，尤其是腰线以上的锚索，可以利用脚手架采用顶锚杆钻机施工。

f)施工要求锚杆预紧力钜不小于300 N·m。

g)加在锚索锁具和槽钢梁之间的平托盘以及点锚索所用托盘，可用10 mm钢板自行加工。具体尺寸见图6，中心钻孔要参考与锚索配套的托盘中心钻孔的直径。

3)如果巷道顶部表面不平整，则将顶板刷平，以保证支护质量;如果两帮围岩表面很不平整，则可采用点锚索、点锚杆，其支护布置方式与原方案相同，而锚杆采用200 mm×200 mm鼓形托盘，锚索采用400 mm×400 mm平托盘。

图6 锚索托盘加工图

3 实施效果

采用这种支护形式后，在14214工作面采动影响下，14216工作面皮带顺槽维护情况较为理想，总体断面变形较小，巷道顶板较为完整，两帮形变量较支护前明显变小，且没有发生片帮现象。避免了以往类似受压变形巷道拉底刷帮等再维护工序，使得14216工作面能够正常接替生产，从而节省了大量人力、资金，提高了矿井生产效率。

［1］ 翟新献，白占房.煤矿安全开采技术与实践［M］.北京：煤炭工业出版社，2005：83－85.

［2］ 刘过兵.采矿新技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2003：109－110.