近距离煤层大断面、强支护、重装备的探索与应用

摘要：针对高地应力、软岩特征显著条件下，通过增强巷道支护强度，来提高围岩的抗压承载能力；扩大施工巷道的净断面，消除巷道受压变形后的收敛量对采面施工的影响，杜绝了巷道底鼓现象的产生，确保有效断面能够满足需要；通过配套重型装备的投入使用，提升了矿井生产整体水平，为高产高效打下坚实基础，降低了施工的劳动强度，实现了矿井本质安全。

关键词：大断面 强支护 重装备

平煤天安一矿现有三个生产水平，一水平属残采采区，二水平也已进入中后期的开采，三水平属新开发采区，矿井主采煤层为丁组（丁6煤层）和戊组（戊8、戊9、戊10），矿井开发进入三水平开采后，采区的大部主要巷道不可避免的布置在高地应力的软岩层中，由于采深的增加，受矿压影响，断面在12～14m2回采巷道已经不能满足回采的需要，尤其进入三水平戊一西翼采区，戊10、戊9煤层间距0.2～7.0m，大部分为砂质泥岩，围岩承载能力较弱。新开设巷道多采用锚网索支护，服务期内，有的施工后不久就发生了严重的变形和破坏，锚网、锚索巷道顶板下沉，两帮收缩30%以上，造成回采断面减小、维护困难，每月都要投入大量的人力物力来多次维修与处理，也无得到彻底根治，对安全生产造成了一定影响。因此，针对此条件下进行分析研究，提出合理的支护方案具有重要的工程应用价值。

1 采面工程概况

戊-31100工作面位于三水平戊一采区西翼下部，东邻戊一西翼回风下山、轨道下山、皮带暗斜井，西临近一、四矿边界，北邻三水平丁戊二大巷煤柱，南邻戊8-31080采空区，设计走向长度2950m，巷道服务年限3年。该工作面沿戊10煤层顶板掘进，戊10、戊9煤层岩柱厚6～12m，埋深在750～800m之间，巷道由于埋藏深，在掘进过程中矿压较大，顶压、侧压、底鼓较为严重。

2 巷道破坏因素分析

①巷道位置处在-450～-520m以下，埋深超过800m，较大的水平应力使巷道两帮荷载显著增大，引起巷道两帮整体向巷道内移动，变形量大。②所处层位属于软岩层，且断面较小，下分层与上分层岩柱中-中8～11m，所受的应力相对集中。③受到临近戊-31040采面上分层回采工作面采动影响产生动压区。④锚杆、锚索强度低，设计断面抗水平的应力能力较差（锚杆锚固力≤10KN；锚索锚固力≤20KN）。⑤该采面断裂构造非常发育，围岩承载能力较弱，围岩、裂隙、节理面无进行充实和胶结充，组合强度不够，矿压显现造成顶、底板承压破坏，巷帮收敛和位移量较大。⑥初始支护强度不够，在高地应力的作用下，造成顶板局部破坏变形严重。

3 支护参数设计

3.1 设计的理论依据

锚杆长度由《锚喷支护（王文焕等编）》中所推选公式和理论计算，并结合GBJ86-85的有关规定确定。

3.2 巷道参数及f值选定

巷道宽度为5.5m，中高3.3m，净断面为18.0m2，根据资料得普氏系数选3。

3.3 锚杆长度确定

3.5 金属网选择

3.6 巷道支护参数确定

3.7 锚杆参数动态修正

根据地质资料与开采实践证实，戊组煤层巷道顶板易于块状或条状冒落。同时局部地段，顶板呈现膨胀软岩特性。为保证巷道的稳定性，根据监测结果，及时修改锚杆支护参数。

4 装备选择

5 实施效果分析

5.1 支护效果分析

巷道施工后，掘进每隔50m设一个“十”字位移测站，测顶板下沉值及两帮收敛值，对巷道进行常规的安全监测。同时以300根锚杆为一组，每组抽查6根，作不破坏性测试，顶部锚杆锚固力应大于80KN，两帮锚固力应大于50KN，同时作好文字记录。

5.2 施工进度效果分析

方案实施期间巷道月进尺324m，较去年同期提高36m，预计提前一个月竣工。

6 结论

通过在戊10-31100工作面进行近距离煤层大断面、强支护、重装备及有效抑制巷道底鼓的探索与应用并得到实施后，经现场跟踪调查，监测获得的数据资料看，支护效果非常显著，达到了预期目的，并节约了大量的材料消耗，降低了支护费用，同时创出了近距离煤层下层巷道单进记录，改善了作业环境，为综采工作面实现快速推进打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]赵广金，刘亚伟，李小可.大断面、联合支护技术在软岩巷道中的应用[J].价值工程，2012（13）.

[2]许志东，许磊，杨俊章.厚煤层大断面煤巷支护技术研究[J].能源技术与管理，2013（01）.

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