综采工作面巷道顶板离层原因分析及处理方法

任兔儿

(汾西矿业高阳煤矿，山西 孝义 032300)

1 工作面概述

3215工作面井下位于三采区北翼，东面为3213工作面(已采)，南面为三采区总回风大巷、总轨道大巷皮带大巷，西面为3217工作面(已掘)，上下部煤层均未开采。3215工作面一切眼倾斜长度160 m,可采长度98 m；一切眼与二切眼对接后倾斜长度190 m ,可采长度1 650 m。地面标高为+1 535 m～+1 364 m，井下标高为+714 m～+786 m，上覆岩层厚度为659 m～791 m。

3215运巷沿2#煤层顶板掘进，2#煤层平均厚1.8 m，平均倾角7°，煤层顶底板情况见表1。

表1 3215运巷顶底板情况说明表

3215高抽巷于3215运巷700 m处以45°方位角开口后以0°方位角掘进，该巷道位于3215运巷东侧，与3215运巷水平间距为30 m，层间距为25 m～30 m。

30219材巷沿2#煤底板掘进，2#煤位于山西组上部， 2#煤层上10 m左右，煤厚在0.7 m～1.2 m,是井田较稳定地段，煤层结构简单，无夹矸，工作面大部分稳定可采，黑色，属中灰、低中硫的瘦煤、焦煤，煤层倾角为2°～8°，平均倾角6°。该巷道位于3215运巷西侧，与3215运巷水平间距为60 m，层间距为10 m左右。

2 3215运巷掘进期间支护方式

3215运巷掘进期间，永久支护采用锚杆+金属网+W钢带+锚索的联合支护方式。

顶锚杆：0～1 200 m区段内，采用Φ20 mm×2 200 mm的左旋螺纹钢锚杆，间排距790 mm×800 mm，每排7根；1 200 m～1 750 m区段内，采用Φ22 mm×2 400 mm的左旋螺纹钢锚杆，间排距790 mm×800 mm，每排7根。

帮锚杆：采用Φ20 mm×2 200 mm的左旋螺纹钢锚杆，第一根帮锚杆距顶板300 mm，以下帮锚杆间距为800 mm，排距为800 mm，两帮共计8根。

顶锚索：采用Φ21.6 mm×7 300 mm的钢绞线锚索，排距为1 600 mm，0～600 m区段内，每排3根，600 m～1 750 m区段内，每排4根。

帮锚索：0～520 m区段内，采用Φ21.6 mm×5 300 mm的钢绞线锚索，间距3 200 mm，距巷道顶板为1 500 mm，两帮共计2根，520 m～1 750 m区段内，取消帮锚索支护。

3 3215运巷顶板出现的问题及原因分析

3.1 3215运巷顶板出现的问题

1) 在掘进3215高抽巷期间，发现3215运巷900 m～1 200 m处个别地段顶板来压强烈。

2) 3215运巷400 m～650 m处顶板来压强烈，局部地段有锚索拉断现象，故对此地段进行补强支护。

3) 经现场统计，3215运巷400 m～1 200 m区段内，共计损坏的锚杆149根，锚索56根，锚杆测力计读数：500 m处15 MPa，700 m处16.2 MPa，1 200 m处25 MPa。

3.2 原因分析

1) 在3215运巷700 m～1 200 m区段内，位于白草沟梁下部，上覆岩层最厚处达791 m，同时处于背斜与巷道斜交的轴部，由于岩层受力挤压，应力较大，导致顶板破碎。

2) 在3215运巷1 300 m～1 400 m区段内，处于向斜与巷道斜交的轴部，顶板压力较大。

3) 3215运巷沿走向布置，该地段节理较发育，节理的走向与巷道方向基本平行，导致巷道顶板压力较大。

4) 3215运巷350 m～550 m区段内，巷道破顶掘进，破坏原岩应力分布情况，顶板出现离层，离层量为70 mm，650 m处离层量最大为86 mm，同时，300 m～700 m区段内发现顶板下沉，两帮有压酥现象，经现场统计，顶板下沉量为150 mm～200 mm，底鼓量为200 mm～500 mm。

5) 3215运巷710 m～760 m区段内，受3215高抽巷与30219材巷掘进的多次扰动，使3215运巷顶板岩层中产生裂隙，加之3215运巷与30219材巷交叉处层间距小(6.3 m～6.7 m)，致使裂隙向30219材巷导通，3215运巷交叉处西侧顶板出现台阶下沉(最大200 mm)。

4 3215运巷补强支护措施

1) 对巷道原锚索支护失效地段在旁边进行补打锚索补强支护。

2) 对3215运巷900 m～1 200 m范围内进行补打锚索加强支护，原巷道锚索布置形式为“4-0-4-0”，补打锚索后呈“4-3-4-3”布置。

3) 对3215运巷400 m～650 m范围内进行补打锚索加强支护，在每排锚索中间施工一根锚索，此区段内锚索原来的布置形式为“3-0-3-0”，补打后呈“3-1-3-1”布置，并对3215运巷进行架棚支护，采用3 600 mm的π梁配合单体液压支柱呈“一梁三柱”进行补强支护，所架设棚子顺巷道一排支护。

4) 锚索采用Φ21.6 mm×7 300 mm钢绞线锚索，锚索钢板采用Φ=16 mm 的钢板制作，钢板规格Φ16 mm×285×285 mm，锚索安装三支锚固剂,一支K2355型(在上)、二支Z2355型(在下)，锚索外露长度不大于250 mm，锚索预紧力196 kN～344.96 kN，锚固力355.74 kN～444.92 kN。

5 矿压观测及效果分析

5.1 观测内容

1) 观测锚杆测力计读数。对3215运巷每个50 m安装的锚杆测力计读数进行观测，掌握巷道顶板压力大小。

2) 观测巷道断面收缩量。采用十字布点法，观测巷道顶底板移近量和两帮收缩量。

3) 观测顶板离层仪读数，对3215运巷每个50 m安装的锚杆测力计读数进行观测，掌握巷道顶板离层情况。

5.2 效果分析

通过对3215运巷进行矿压观测，尤其是顶板离层、矿压显现地段进行观测，得到以下结果。

1) 巷道锚杆测力计读数维持在500 m处16 MPa，700 m处17.4 MPa，1 200 m处25 MPa。

2) 巷道顶底板移近量最大为200 mm，平均在175 mm左右，两帮移近量最大为230 mm，平均为195 mm，巷道变形得到控制。

3) 3215运巷离层仪读数增长值维持在10 mm～20 mm之间，巷道未发生明显的离层现象。

6 结语

通过介绍3215运巷的顶底板情况及周边巷道的空间位置关系，从地质构造、采动影响等方面分析了3215运巷顶板离层的原因，并对矿压显现明显地段提出了专项的补强支护技术措施，最后通过现场的矿压观测证明巷道补强支护有效，将巷道断面收缩量控制在一定范围内，保证了工作面安全生产。