朱家店煤矿近距离煤层巷道支护技术研究

＊樊建明

（山西离柳焦煤集团 山西 033000）

煤炭资源作为我国能源主体，安全高效的开采显得尤其重要。其中，近距离煤层开采广泛存在于矿井开采中，针对该类煤层回采遇到的问题我国学者进行了大量的研究，是矿业开采领域的研究重点，同时也取得了很大的成果[1-5]。张欢采用瞬变电磁超前探测方法，运用FLAC3D软件对巷道掘进时围岩的应力场进行分析，确定围压和岩层的变形及破坏之间的关系[6]。宋宏伟汇总指出从20世纪70年代开始，董方庭教授从研究开巷后围岩的状态入手，提出了围岩破裂过程中的岩方碎胀变形（碎胀力）是支护的主要对象，并把在围岩中发展的这个破裂区定义为围岩松动圈[7]。李宏业通过ANSYS有限元模拟软件就金川二矿区巷道变形问题做出了模拟，探究了在回采深度变化过程中，锚杆支护方式的作用机理，以及在该种情况下巷道支护方案的设计，就研究成果运用到了1150水平运输巷道的支护过程中，为该类矿井巷道维护提供了可行方法[8]。

基于此，笔者在以往学者研究的基础上以朱家店煤矿矿井实际情况为基础，确定里巷道治理过程中支护方案，为矿井安全高效回采提供有力依据。

1.工程概况

山西离柳焦煤集团有限公司朱家店煤矿（以下简称：朱家店煤矿）位于山西省吕梁市中阳县金罗镇境内，行政区属中阳县金罗镇管辖，生产规模为120万t/a，井田南北走向长约4.5km，东西倾斜宽约3.1～4.6km，面积为17.152km2，准采标高为+1099.99～+459.99m。批准开采煤层03～10号煤层，主要可采煤层5层，分别为4号、5上号、6号、9号、10号煤层。其中4号、5上号、6号煤层为薄～中厚煤层，9号煤层为中厚煤层，10号煤层为厚煤层。4号煤层倾角为2～7°。

矿井采用斜井开拓方式，主斜井、副斜井和人行斜井三个进风井，一个回风立井。采煤方法采用倾斜长壁一次采全高全部垮落法管理顶板的综合机械化后退式采煤方法。

2.4号煤顶底板力学参数

4号煤位于山西组中下部，上距K4标志层约45m左右，厚度0～2.28m，平均1.2m，结构简单，一般不含夹矸，属全区较稳定大部可采煤层。局部尖灭而缺失，顶板岩性为泥岩、砂质泥岩，厚度0.80～1.20m，平均1.05m。其上为一层3m左右的细粒砂岩。底板岩性为粉砂岩、细砂岩，厚度2.10～3.80m，平均2.80m，属本矿之批准开采煤层。

表1 煤层顶底板情况

3.近距离煤层巷道支护方案

(1)临时支护

前探梁采用3条长3.5m的φ57×4mm钢管垂直于巷道悬吊在巷道顶部锚杆上，钢管间距为1.43m，每条前探梁使用不少于3个悬吊点固定，前探梁与顶板之间铺10#菱形金属网护顶，护顶网之间搭接长度不小于100mm，每隔200mm用14#绑丝双股1/2对折插入网内，绑丝扭结不得少于三圈，剩余尾部插入网内压平，连接成一个整体。

为保证接顶密实，前探梁与顶板之间均匀平铺4块2000mm×150mm×50mm的木板，并用木楔背紧楔牢。

①安设U型吊环：首先将U型吊环分别固定在靠近迎头位置、巷道顶部相邻的锚固力符合要求的锚杆上，每排3个吊环，吊环螺栓应拧紧带满扣。

②安设前探梁：在巷道顶部及两侧前后相对的吊环中，由后向前分别穿放一条前探梁，前探梁要穿在吊环压板的上部，并使前探梁前端贴近迎头岩面。

③铺网：在移前探梁前，应提前按设计要求连好菱形金属网。移前探梁后，把连好的菱形金属网放置在三条前探梁上，调整菱形金属网位置使之垂直于巷道掘进方向。在菱形金属网与前探梁钢管之间放置木板。

④以上工作完成后，调整吊环的紧固螺栓，使前探梁抬高，菱形金属网贴顶，局部不贴顶处用木楔加牢。

⑤临时支护完成后，在可靠的临时支护下进行其它作业。进行永久支护时，菱形金属网即做为永久支护的一部分。

(2)永久支护

图1 顶板支护设计图

图2 巷道支护设计图

图3 巷道帮部设计图

①永久支护过程中锚杆支护的施工工艺流程为：完成临时支护；在临时支护的基础上对锚杆进行定位；在确定位置的情况下施工锚杆孔，并对钻孔冲洗或者吹干净；钻孔收拾干净后将树脂药卷和锚杆等安放进去并且用锚杆机搅拌药卷，使其充分混合到一块（时间大概为15～30秒）；待到搅拌完成后需要等待1分钟左右使其充分反应；然后安设W钢带、托盘、螺母并且拧紧螺母；重复该程序从中向外依次安装其它顶板锚杆。

②永久支护过程中锚索支护的施工工艺流程为：对锚索施工位置进行定位（开孔位置）；在确定位置的情况下施工锚索孔，并对钻孔冲洗或者吹干净；钻孔收拾干净后将树脂药卷用锚索头部顶到孔的深部然后升起锚索钻机并用搅拌器，使其充分混合到一块（时间大概为15～30秒）；待到搅拌完成后需要等待1分钟左右使其充分反应；退下锚杆机以及搅拌器，并且等待15分钟套上托盘安装锚具；最后检验钻杆预紧力是否达到200kN以上。

③永久支护过程中帮锚杆施工工艺流程为：确定帮锚杆施工位置；在确定位置的情况下施工锚杆孔（施工过程中要保证顺序从上到下），并对钻孔冲洗或者吹干净；钻孔收拾干净后将树脂药卷和锚杆等安放进去并且用锚杆机搅拌药卷，使其充分混合到一块（时间大概为15～30秒）；待到搅拌完成后需要等待1分钟左右使其充分反应；然后进行挂网；安设钢护板、托盘、螺母并且拧紧螺母；重复该程序安装其它帮锚杆。

4.结论

（1）通过对掘进工作面顶底板岩性及厚度分析可以为巷道支护提供理论依据。

（2）通过对巷道支护形式与参数确定原则的分析可以更好的为近距离煤层巷道支护提供指导。