401106采煤工作面回风巷围岩控制技术实践

宫东豪 田 鑫 马向波

（1.陕西彬长胡家河矿业有限公司，陕西 长武 713600；2.陕西彬长孟村矿业有限公司，陕西 长武 713600）

1 概况

陕西彬长胡家河矿业有限公司为冲击地压矿井，401106工作面开采4#煤层，煤层均厚23 m。工作面运输顺槽顶板伪顶为厚1.7～2.5 m的砂质泥岩，抗压强度0.6～2.58 MPa；直接顶为厚度10.2～20.0 m中砂岩，抗压强度6.7～17.2 MPa；底板伪底为厚度0.6 m的泥岩；直接底为厚3～5 m泥岩。工作面北侧为已经回采结束的401105综采工作面，南侧是正在掘进的401107综采工作面，西侧是401三条盘区大巷保护煤柱，东侧是401盘区和小庄井田边界煤柱。401106工作面回风巷为三心拱形断面，掘宽4.6 m，掘高3.3 m，巷道断面积为14.74 m2。

2 回风巷围岩破坏特征及原因

（1）回风巷顶板围岩发生下沉现象，底板出现底鼓，最大顶底板变形量出现在巷道820 m处可达0.9 m。同时，顶部巷道部分出现网兜现象，部分锚杆被剪切破坏，造成锚杆失效。

（2）回风巷两帮围岩出现收敛变形，围岩最大两帮变形量出现在巷道1100 m处可达1 m。同时，帮部金属网和锚杆由于应力较大被破坏，造成部分锚杆失效，两帮变形量不断增大。

根据401106工作面回风巷围岩变形破坏特征以及现场、地质调研报告等结果，将围岩破坏原因归结为如下几点：

（1）由于工作面顶底板岩性差，加剧了巷道围岩变形，巷道伪顶和底板都为泥岩，围岩抗压强度低，导致围岩在应力下自身抗压强度差。

（2）由于矿井为冲击地压矿井，围岩应力较高，加剧了巷道围岩变形量。

（3）原支护方案下，支护参数及方式不合理导致围岩变形量增大。原支护方案两帮采用2.4 m长的锚杆支护，经现场观测起不到很好的效果，加上工作面回风巷南侧是正在掘进的401107综采工作面，两工作面相邻施工导致应力叠加。

3 支护方案优化

针对401106工作面回风巷围岩条件差、应力复杂等情况，对原支护方案进行优化，采用全锚索支护方式加强支护，增加巷道围岩整体抗压性。顶部长短锚索+两帮短锚索联合支护[1-8]。

（1）顶板支护。使用3700 mm×280 mm×3 mm六孔W钢带，钢带配套使用Φ15.24 mm×3500 mm钢绞线锚索及150 mm×150 mm×12 mm碟形托盘，托盘配套使用KM15锁具，每根锚索使用1支K2360和1支Z2360树脂锚固剂，单根锚索预应力不小于120 kN（24 MPa）。长锚索采用Φ21.8 mm×7100 mm钢绞线锚索，间排距1300 mm×800 mm，“4-4”布 置，配 套 使 用300 mm×300 mm×16 mm碟形托盘、KM22锁具及导向环，每根锚索使用1支K2360和2支Z2360型树脂锚固剂，单根锚索预应力不小于200 kN（40 MPa）。锚索外露长150～250 mm。金属网采用直径为6 mm的圆钢制作，网片规格为900 mm×1700 mm，网孔为100 mm×100 mm，网片搭接100 mm，采用16#双股铁丝隔孔绑扎。

（2）两帮支护。帮部采用锚索配合异形钢带及菱形铁丝网支护。帮部第1、3根锚索规格为Φ21.8 mm×3500 mm钢绞线，配套使用300 mm×300 mm×16 mm碟形托盘、KM22锁具；帮部第2、4根锚索规格Φ15.24 mm×3500 mm钢绞线锚索，配套使用180 mm×180 mm×12 mm碟形托盘、KM15锁具。锚索间排距800 mm×800 mm，两帮每侧每排布置4根，每侧每排布置2根1000 mm×80 mm×4 mm型两孔异形钢带。每根锚索使用1支K2360和1支Z2360树脂锚固剂，单根锚索预应力不小于100 kN（20 MPa），锚索外露150～250 mm。网片采用1000 mm×3700 mm菱形铁丝网，搭接长度100 mm，使用16#双股铁丝相连，间距200 mm。图1和图2为401106工作面回风巷支护断面和平面图。

图1 支护断面图

图2 支护平面图

4 效果

401106工作面回风巷采用全锚索支护方案后，为检验其支护效果，选取有代表性围岩，在回风巷内布置测点对巷道围岩顶底板变形量和两帮变形量进行监测，监测周期为36 d，频率为2 d/次。巷道表面位移监测结果如图3。

图3 巷道表面位移监测结果

由图3可知，巷道围岩两帮和顶底板移近变形量在支护后总体趋于一致，都在1～24 d内围岩变形量呈上升趋势。根据两帮和顶底板移近速率可知，0～8 d内变形速率大，8～24 d变形速率逐渐过缓，24 d变形速率开始趋向于零，说明24 d后两帮和顶底板移近变形开始趋于稳定。两帮变形量稳定在400 mm，顶底板变形量稳定在380 mm，围岩两帮和顶底板变形量分别为原支护的40%和42.2%。表明该支护方案能够保障围岩的稳定。