回采掘进巷道与采煤工作面交锋时支护技术分析

张建新

（阳泉煤业（集团）有限责任公司五矿，山西　阳泉　045209）

引言

煤矿企业运行的稳定性关系着企业的经济效益，目前我国的煤矿开采环境较为复杂，事故频发导致行业的发展受阻。因此，煤矿企业的管理者需要重视安全防护工作。有时，开采过程中会出现回采巷道与工作面交锋的现象，这会导致支护受损，形成一些安全隐患。在煤矿回采后矿压的变化较大，会对回采巷道造成一些损伤。所以，要加强相关支护的稳定性。通过以A企业为例对该技术进行分析研究。

1　支护技术概述及其重要性

回采巷道是重要的煤料运输途径，对其进行支护不仅可以提高煤矿运输的稳定性，还能为采矿工人提供安全的作业环境。有的煤矿巷道较长，断面较大，土质结构也会出现不稳定的现象。这给支护带来了难度，一般要对其周围的岩土进行力学模型分析，确定支护的方法和施工参数[1]。当回采巷道与采煤面出现了交锋的现象时，会导致支护受损，形成安全隐患。这时，管理者不得不中断煤矿开采，安排人手对支护结构进行修复。这样一方面煤矿运行被迫中断，造成经济受损，另一方面维修人员的作业安全得不到完全保障。因此，要加强支护的稳定性，通过对煤矿的开采进行实践调查和分析，确定复合支护的方法。

2　A企业采煤面概况

A企业的采煤工作面概况如下所示：研究对象的采煤面（T2193下）位于A企业的采矿区11水平南翼，主要工作环境是7、8煤层的开采面；开采的深度是 633～693m，在北半部分是采空区（T2194），其结构形式如图1所示。由图1可以看出，T2193下的回踩巷道与T2193上采煤面出现了交锋现象。

图1　T2193采煤结构示意图

3　采煤支护设计

3.1　采煤工作面的设计

根据对以往采煤工作的经验进行回顾总结和理论分析发现采煤面的顺槽的排布形式对回采巷道的支护稳定性有较大的影响[2]。因此，在进行采煤面的设计时，要采取小煤柱沿空送巷的方法进行顺槽的排布，煤料运输的厚度是4m，风道的掘进方向要与煤层的结构一致，一般以其底层板的方向为判断标准；溜子道要与风道的方向一致。另外，在拖煤顶的施工过程中，要进行辅助风道的铺设，该风道的铺设方向要与煤层的顶部板一致。其中工作面的长度是1 002m。

3.2　掘进巷道支护设计

掘进工作面的溜子道和风道的断面是4.6m×2.9m，此次采用锚网支护的方式，并采用锚索的方式提升支护的强度[3]。顶锚杆的规格是直径23mm，长度2.5m，其旋转方式是右向旋转，其强度要与锚网近似。在锚杆孔内要增设3卷CK2333的树脂药卷，同时顶岗带的型号是W型钢带。帮锚杆的规格是直径21mm，长度为2.2m，其旋转方式是右向旋转，其强度要与锚网近似。锚索的规格：直径17.9mm、长度10m的钢线通过绞制的方式聚合为10m长锚索。锚索的每一个内孔要增设6卷CK2333树脂药卷。相邻锚索的横向间距是0.7m，排距是1.6m。

4　回采巷道支护设计

4.1　溜子道支护设计

通过对资料的查询，得知了回采巷道中位的岩土矿压变化规律，要根据其变化规律进行针对性的处理，避免事故发生。同时要对分析结果中物理结果稳定性较差的部位进行重点防护[4]。此次分析结果是顶板的事故发生概率较高，因此要加强此方面的支护强度。当巷道掘进施工后，要对周围岩土的收敛特性进行实时观察，同时结合对顶板离层的检测进行分析，最后要对锚杆进行物理力学分析，确定支护的稳定。此次溜子道的锚杆规格是：直径为20mm，长度是2.4m，相邻锚杆的横向距离是0.72m，排距是0.7m。在施工过程中，溜子道的底部出现了较为严重的形变，其形变量在280～510mm之间，其顶板离层的结构如图2所示：顶板离层的高度最高达到了0.1342m，最小是0.0001m，平均的高度是0.01722m。针对此现象，采取重新固定锚网的方式进行调整，并增加了锚索数量，以提高其受力能力。通过该措施，岩土的变形有所减小，其数据如表1所示。由表1可以看出：通过增设锚索和重新铺设锚网，岩土的形变量有所下降，其物理结构稳定性得到了显著的提升，支护效果较好。

图2　溜子道顶板离层曲线

表1　溜子道周围岩土形变量

4.2　风道支护设计

风道的支护与溜子道具有对应的相似性，因此可以借鉴溜子道的设计过程[5]。为了避免重新铺设锚网，采用具有双重让压效果的锚网，同时对其伸缩性提出了要求，此次采用金属材料确保其力学性能较好，同时进行拱形支架的双层架设，确保支护具有较高的外界因素抵抗能力。先进行锚网的铺设，然后再架设拱形的棚子，此次采用14m2规格的棚子，棚距是700mm。另外，锚网支护的参数与溜子道相同。同时，为了提高巷道对两帮的调控能力，提升顶部结构的稳定性，在两帮要架设W型的钢带。在巷道开始挖掘后，发现在挖掘的6 d左右时间出现了周围岩土的变形，一般表现为蠕动的形式。为了应对这一现象，采取二次支护，距离迎头有32～38m之间。此次挖掘风道的速度约为7m/d。

4.3　风道顶板设计

在风道顶板采用顶板离层的形式，其支护的效果如图3所示。从图中可以看到：在风道与采煤面出现了交锋现象后，其最高的高度是72.8mm，最小的是0.1mm，其平均高度是17.7mm，用此种方式进行顶板支护具有较好的效果，巷道周围的岩土基本没有发生较大的形变。通过对矿压变化情况进行检测，发现采用双重让压结构的双层支护能够提升巷道的稳定性，对矿压有较好的抵抗作用。

图3　顶层高度变化曲线图

5　支护技术分析

通过此次对巷道与采煤面交锋时的支护进行设计，得出了以下的一些理论：首先，采煤工作面的顶层对巷道的稳定性影响较少，其压力会传输到工作面的内部，因此，两帮的稳定性对巷道支护的稳定性影响较大，要加强对两帮的控制。其次，双层结构的支护具有较好的效果，主要影响因素是支护的范围，要根据工作面的压力变化规律合理地设定该范围，提升其经济效益，同时保证支护的稳定。最后，二次支护对巷道支护的稳定性有较大的提升作用，一方面要合理地控制支护的时机，一般在锚网处于66%左右的形变量时，进行耦合支护（二次支护），而且二次支护需要有一定的让压效果。

[1]贾树宝.加强掘进巷道与相邻综采面交锋处的顶板支护措施[J].能源与节能，2016（6）：8-9.

[2]王磊.综放工作面沿空多巷道掘进影响分析及围岩控制技术[J].煤炭技术，2016，35（11）：70-72.

[3]申海军，曹呆军.孤岛工作面掘进破碎顶板支护技术研究与应用[J].能源与节能，2016（1）：158-159.

[4]邓承辅.浅谈响水矿回风斜巷掘进工作面临时支护方式及应用[J].价值工程，2015（10）：41-42.

[5]赵洪伟，宋志刚，孔辉.煤矿掘进工作面综采防尘技术运用[J].环球市场，2016（8）：90.