强动压影响下五阳煤矿7609工作面运输巷围岩控制技术

王涛斌

（潞安环能股份有限公司五阳煤矿，山西 长治046200）

1 工程概况

五阳煤矿主要开采山西组中下部的3#煤层为主要开采对象，井田内该煤层赋存稳定，亮煤数量丰富，暗煤和贫瘦煤次之。7609工作面主要位于76采区，运输巷长度为1355m，标高介于348.7m到407.2m之间，南、北方分别为7607工作面和7609回风巷，东、西部分别为76架空人车巷和放水巷，7607工作面和7609回风巷呈平行方向发展。通过对76采区回采巷道矿压监测和井下现场结果分析发现，回采巷道的两帮发生严重变形，最大移近量约为1m，部分巷道存在严重底鼓现象。为了确保7609运输巷的安全使用，对锚杆、锚索的支护参数优化，控制围岩变形显得十分必要。

2 巷道围岩变形分析及支护参数优化

2.1 巷道围岩变形分析

实地考察结果显示，7603工作面的巷道顶板相对完整，无明显变形和下沉现象，局部地段存在底板鼓起现象，以两帮的巷道变形为主。将运输巷变形的原因归结如下：

1）侧向支承压力：由于7607工作面即将开始回采工作，在开采进行过程中，采空区所产生的应力会转移至7606与7609工作面间的煤柱上，形成支承压力，7609运输巷与该煤柱的距离仅为25m，趋近于侧向支承压力的峰值，在巷道掘进的过程中，在高应力作用下，极有可能产生顶板离层和冒顶等变形现象，直接威胁到施工安全性。

2）采动影响：受工作面接替紧张的影响，在7609工作面在掘进过程中，7607工作面即开始回采，在回采过程中，7609工作面的围岩处于急剧活动状态，在运输巷掘出后，不可避免的受到7607工作面开采所致采动的影响，引发围岩变形。

3）7607工作面支护方式：在7607工作面开采的过程中，受顶板支护强度过大的影响，使其不能完成完全冒落触干矸，这也加剧了悬臂梁的形成，导致7609工作面的基本顶发生回转下沉，对煤柱形成挤压，导致运输巷发生变形。

2.2 掘进巷道支护参数优化

在明确五阳煤矿地质条件的基础上，结合对巷道支承压力分布状况和强动压条件下巷道稳定性的原理进行综合分析，确定了与该巷道相匹配的锚杆锚索支护参数，并借助于数值模拟分析方法，制定了相应的支护方案。基于高预应力条件下，应采用高强锚杆和锚索进行协调支护，对断面进行预留，抗让结合，巷道凉拌采用高强锚杆和树脂加长锚固，并运用锚索加固，实现“挟顶底，控两帮”的目的。

在计算机模拟结果进行深入分析的基础上，将7609运输巷锚杆、锚索的支护方案设计见图1和图2。在运输巷的顶板和两帮分别布置锚杆7根和4根，顶锚杆和帮锚杆的间距分别设置为800mm和1000mm，锚杆排距间距设置为900mm。

顶板锚杆：选用规格为22mm×2400mm的左旋无纵筋螺纹钢高强锚杆，同时配以规格为12mm×150mm×150mm的拱形托盘和高强螺母，设置尼龙垫圈和调心球垫，钻孔直径不大于30mm。选用K2335和Z2360药卷各一个，确保托板的厚度＞36，拱形承载力大于255kN，搭配金属网和钢筋梯子梁对顶板进行支护。其中，金属网为菱形，规格为5500mm×1000mm，相邻网的搭接设置为100mm，采用铁丝纽扣进行连接。梯子梁由16mm的钢筋支撑，长、宽分别为5300mm和1200mm。

两帮锚杆：选用左旋无纵筋螺纹钢高强锚杆，规格为22mm×2400mm，同时配以拱形托盘和高强螺母，规格为12mm×150mm×150mm，钻孔直径小于30mm，选用K2335和Z2360药卷各一个，加长树脂锚固。

图1 7609工作面运输巷的锚杆布置图

图2 7609工作面的锚索布置图

顶板锚索：选用1×19股高强度低松弛钢绞线加固定案，确保其延伸率在5%以下，每排布置3个直径为22mm的锚索，长度为7300mm，间距和排距分别为1600mm和1800mm。选用K2335和Z2360树脂锚固剂各1支，锚固长度设置为1.97m，在锚固端1.9m处设置挡圈。选用规格为16mm×300mm×300mm的高强球星托盘作为锚索托盘，托盘高度应在60mm以上，预紧力不小于250kN，外露长度介于200mm到300mm之间。

3 矿压监测分析

3.1 表面位移检测数据

在对运输巷表面位移情况进行监测的过程中，结合围岩变形情况，相邻测站之间的距离设置为50-60m，在巷道掘出后布设观测点，在断面布置当日对位移量进行测量，以后每日测量1次，借助于皮卷尺，对掘进工作面和监测断面之间距离进行两侧，实现对围岩状态的判定，一旦巷道出现突发状况，应立即采取相应的处理措施。

3.2 结果分析

如图3所示，在1-10d，顶板位移和两帮位移相对明显，两帮移近量约为15mm，在10-25d，两帮移近速率放缓，25d后，两帮移近量趋于稳定，约为40mm。同时，在1-14d，顶板移近量约为40mm，在90d后趋于稳定，移近量约为90mm。

图3 运输巷的表面位移曲线

4 结语

受侧向支承压力、7605工作面采动以及7607工作面支护方式等因素的影响，使得五阳煤矿运输巷发生变形。针对变形问题，基于对7609工作面的地质情况进行综合分析的基础上，基于强动压状态下，对锚杆、锚索的支护方式进行了优化设计，并对矿山压力进行了监测，结果显示，巷道围岩变形得到有效控制，支护成本明显降低，取得了良好效果。