综采工作面沿空巷道超前支护设计方案改进

殷 炬 郑成明 王绪奎

（济宁矿业集团有限公司霄云煤矿，山东 金乡 272213）

霄云煤矿1308工作面北邻1306工作面采空区，1308皮顺沿空掘进，留设4.5m宽区段煤柱。工作面回采期间，皮顺由于受1306采空区及本工作面超前压力叠加影响，其超前支护40m范围内矿压显现明显，围岩变形严重。原皮顺超前设计采用7组迈步式超前支架配合单体联合支护，支护距离25m，现场情况证明该超前支护强度已不能满足要求。为了加强对皮顺端头及超前范围内的顶板管理，有效控制围岩变形，需对超前支护进行优化设计。

1 巷道失稳原因分析

（1）皮顺为沿空留巷，矿压较大；

（2）巷道帮部网子锈蚀严重，出现折帮、网子脱落情况，小煤柱支承强度明显降低；

（3）1308工作面面长220m，推进速度慢，超前支护段出现明显蠕变特征；

（4）超前20m范围内采用迈步式超前液压支架支护，但由于疏于维护，液压系统漏窜液严重，支架工作状态不佳；

（5）皮顺设备配置中未考虑巷道变形，造成巷道设计断面较小，永久支护不科学。

2 支护方案优化

2.1 区段煤柱加固

（1）对皮顺沿空侧区段煤柱进行注浆加固，改善煤壁条件。沿顺槽方向每2m一排施工两个注浆孔，孔深1.5m，上孔距顶板0.5m，下孔距底板1m，每个孔注射4～6桶浮固德无机高分子材料，以煤壁跑浆为准。

（2）沿顺槽外帮重新敷设一层金属经纬网，与原网子相连并压紧，一方面起到护壁效果，另外在拉移超前支架时避免撕裂网子。

2.2 超前扩帮、卧底

（1）对巷道上帮进行扩帮处理，扩帮宽度1.2m，扩帮后确保巷道总净宽不低于5.6m，扩帮后使用锚网（顶部施工2棵锚杆，帮部施工4棵锚杆，间排距800mm×800mm，锚杆采用Ф20×2400mm高强螺纹细丝钢筋锚杆，每棵锚杆均使用2支MSK2550树脂锚固剂）+单体支柱联合支护。

（2）在巷中补打一排锚索加强支护（巷道原有2排锚索支护），锚索选用Φ17.8×8000mm钢绞线，间距2m，每2棵为一组使用12#槽钢制作的锚索梁压接。

（3）皮顺全面卧底，其中转载机机头向外保证巷道高度不低于3.5m，保证底板平整，不留舌根，超前范围内最低高度不低于2.2m，每班安排专人清挖超前支架底座和转载机起坡段浮煤。

2.3 超前支护设计优化

（1）皮顺超前支护段增加至60m，共分为三个区域，即超前支架外缘至超前段60m范围内为Ⅰ区域（约30m），超前支架支护段为Ⅱ区域（4组迈步式超前支架长度，26m），自关门支护向外至下路超前支架里侧为Ⅲ区域（其中煤壁至Ⅱ区域边界1.9～3.5m，共有2刀煤活动范围），见图1。

图1 1308工作面胶带顺槽超前支护示意图

（2）Ⅰ区域采取单体配合工字钢架棚支护，棚梁选用4.7m长工字钢，同起四架棚，排距0.7m，一梁三柱。架棚要紧跟卧底区域，架设平棚，倾斜顶板使用木料衬平。Ⅱ区域采取单体工字钢棚+超前支架联合支护，随拉移超前支架保留工字钢梁及上帮单体不回撤，回撤中路和下路单体，超前支架支撑工字钢假顶维护顶板；第7架超前支架支撑范围内工字钢梁增设中路单体加强支护。Ⅲ区域恢复原架棚支护形式，在中路和上路分别补单体棚腿，对应过桥处可将中路单体改为上路以保证安全出口畅通。

3 效果

（1）采取以上改进措施后，巷道两帮移近量由原来的最大2.3m控制到不足0.5m，巷道变形得到有效控制，尤其是区段煤柱通过采取注浆加固措施，在煤壁及网子隔绝空气后折帮坠网情况大为改善，回采侧煤壁松动圈范围在1.5m以内，锚杆锚固在松动圈以外，仍然能够起到很好的锚固效果。

（2）工作面安全生产条件大大好转，安全出口符合标准要求，显著减少皮顺作业人员劳动强度，皮顺人员配置由6人减少到3人，工作面生产组织趋于正常。

（3）皮顺优化设计前，工区早班组织进行皮顺超前卧底、拉移超前支架和转载机，因巷道顶板维护困难，工作量大，造成早班无法组织生产，每日最多完成2个循环进尺。作为矿井主采工作面其安全、高效的优势难以发挥，各类经济指标均未达到预定要求。通过对皮顺超前支护优化设计改造，工作面日循环进尺3个以上，月推进度60m，月产量6.3万t，扭转了安全生产的被动局面，取得了较好的经济社会效益。