S6-11综放工作面回风巷支护设计优化

刘瑞栋 王 强

（潞安环能股份公司常村煤矿，山西 长治 046102）

随着矿井开采不断向深部转移，巷道稳定性成为矿井的高效安全生产重要部分[1-2]。伴随着矿井地质条件不断复杂化，为保证采掘过程中的正常安全生产，巷道支护是否可靠变得尤为关键[2-3]。本文基于S6-10工作面实际地质情况，找到巷道支护控制技术的难题，为接续工作面的巷道支护提供借鉴和指导。

1 概况

常村矿主要开采煤层为3#煤，平均埋深约500m，煤层倾角平均5°，赋存稳定，结构简单，平均厚度为6.53m。煤层之上依次为7.6m的砂质泥岩、4.7m的细砂岩，煤层之下依次为2.8m的砂质泥岩、5.0m的细砂岩。S6-11综放工作面倾向长度为200m，推进长度为1006m。S6-11回风巷和S6-11采空区的煤柱宽度为20m。如图1所示。

图1 工作面布置图

原S6-10回风巷平巷设计巷道宽度4.0m，高度2.8m，面积11.2m2，采用锚杆索联合支护，顶板5根Φ20mm、2.0m长锚杆垂直巷道顶板，间距0.8m，排距1m；巷道顶板中间打设一根 锚 索 Φ17.6mm ×7500mm， 排 距 1000mm；巷帮各打设3根Φ20mm×2400mm锚杆，间排距为700mm×1000mm；两帮中部各打设一根Φ17.6mm×5500mm锚索，排距1000mm，如图2所示。顶板和两帮均挂单层10#铅丝经纬网。

图2 回风平巷支护平面图

2 巷道破坏过程分析

一般而言，巷道在掘巷时，顶煤处于压缩状态，若不能保证及时有效的支护，巷道顶板将会下沉，并形成网兜状坠包。而此时上覆岩层的载荷转移到两侧煤帮之上，造成巷道内两帮收敛现象明显，造成片帮和膨出现象。同时，由于底板无支护，在垂直应力影响下发生底鼓现象。

根据S6-10工作面现场实测分析，巷道破坏主要表现为：巷道两侧底角鼓起→巷道两侧顶角下垂→巷道两帮突出→巷道围岩整体失稳。

在S6-10工作面回采过程中， S6-10回风巷围岩变形控制非常差，围岩变形严重，如图3所示。分析其原因，主要为：

（1）巷道支护结构不合理。S6-10回风平巷约有3.7m的软弱煤体存在，而锚杆支护不能较好的形成压缩拱来约束松散的顶煤，,单一锚索悬吊在稳定岩层中，不能形成一个完整的支护体系。

（2）两帮煤体控制技术方案设计不合理。表现为：① 帮部最上锚杆与顶板距离过大，上帮整体向巷道内位移；② 下帮锚杆与底板距离过大，造成下帮向巷道内发生强烈位移，引起底鼓。

图3 巷道变形情况

3 支护方案优化

针对S6-10工作面遇到的厚煤层围岩控制问题，决定采用钢铰线预拉力桁架技术，防止巷道顶煤垮落和限制顶板位移变形，如图4所示。

（1）巷道顶板支护

锚杆支护：采用Ф20mm×2.4m全长锚固左旋螺纹钢锚杆，每排布置6根，其间排距为700mm×800mm。

锚索支护：采用Ф17.8mm×7.3m的小孔径钢绞线锚索，每排布置2根，其间排距2000mm×2400mm。每排的锚索与18号槽钢连接，布置在两排锚杆之间。

桁架锚索支护：采用Ф17.8mm×7.3m钢绞线锚索，每排布置2根，与顶板垂直方向夹角为30°，间排距3500mm×2400mm。同时每排锚索以锚杆支护的M型钢带为基底，锚索之间用桁架连接器连接。桁架锚索替代锚杆支护中两边角的垂直锚杆。

（2）巷道两帮支护

锚杆支护：采用Ф20mm×2.4m全长锚固左旋螺纹钢锚杆，每排布置4根，其间排距为800mm×800mm。

桁架锚索支护：采用Ф17.8mm×7.3m钢绞线锚索，每排布置2根，与两帮垂直方向夹角为30°，其间排距2400mm×1600mm。同时每排锚索以锚杆支护的M型钢带为基底，锚索之间用桁架连接器连接。桁架锚索替代锚杆支护中两边角的垂直锚杆。

图4 S6-11支护方案

4 现场实测

S6-11回风巷断面位移观测采用十字布点法，距工作面120m范围内布置测点，得到S6-11回风巷顶底板移近量和两帮移近量随工作面推进距离变化，如图5所示。

（1）随着回采工作面的推进，回风巷超前影响范围约为110m。

图5 S6-11回风平巷巷道移进量

（2）在工作面端尾位置巷道的变形量最大，其中顶底板相对移近量最大为120mm，两帮移近量最大值为150mm。

（3）巷道顶底板在距离工作面0～60m范围内巷道变形量逐步减缓，在61～110m范围内整体变形量基本保持不变。

5 结论

S6-11回风巷道采用锚杆支护+小孔径预应力锚索+桁架锚索新型联合支护技术，用十字布点法现场实测巷道顶底板相对移近量和两帮相对移近量，都在巷道变形允许范围内，符合矿井正常的安全生产需要。