复合顶板沿空掘巷支护技术研究与实践

李 农 侯端明 卞景强

（兖矿集团东滩煤矿，山东省邹城市，273512）

复合顶板沿空掘巷支护技术研究与实践

李 农 侯端明 卞景强

（兖矿集团东滩煤矿，山东省邹城市，273512）

针对东滩煤矿沿空巷道围岩变形量大的情况，分析了沿空掘巷围岩活动规律，提出了沿空掘巷围岩控制技术与措施，对巷道支护参数进行了优化，解决了沿空巷道变形量大的技术难题，实现了整体加固巷道，达到了控制围岩变形的目的。

沿空掘巷 复合顶板 锚网带 支护技术

东滩煤矿随着矿井不断向深部开采，采场条件日趋复杂，沿空送巷、应力集中区和特殊构造带相对增多，多个工作面巷道出现了小煤柱沿空巷道围岩控制难题，沿空巷道回采过程中矿压显现非常剧烈，严重制约着矿井生产。多个工作面沿空轨道巷道在回采期间，工作面超前压力影响范围达到300～400 m，巷道两帮移近量达到3 m以上，巷道底臌量最大达到2.5 m，严重影响通风、运输、行人及工作面端头维护和正常推进，造成巷道扩修、卧底工作量增加。针对这一现象，东滩煤矿通过优化断面设计、调整支护参数以及采取帮部加固技术解决了沿空巷道围岩变形量大的难题，取得了良好的效果。

1 沿空巷道围岩变形量大的原因

东滩煤矿沿空巷道在掘进及工作面回采期间出现变形量大的原因有以下几个方面：

（1）巷道断面结构不具备承载高强度垂直应力的条件。锚网带支护梯形断面（10°扎角）在受到垂直应力条件下，两帮围岩易出现急剧变形向巷中移近的现象，特别是位于两帮上部煤层中0.5 m厚的泥岩夹层，向巷中滑移严重。

（2）巷道断面尺寸不具备变形空间。工作面回采期间由于受超前动压的影响，两帮出现严重围岩变形，两帮煤体向巷中移近量大，造成巷道断面缩小，不能满足正常生产所需要的空间。

（3）邻近工作面回采形成的围岩松动圈造成围岩破碎、支护效果差。由于受工作面回采影响，围岩稳定卸压需要的周期较长，沿空掘巷给围岩卸压提供条件，导致围岩松动破碎，形成较大的围岩松动圈，进而出现围岩水平挤压、煤体移近现象。围岩松动圈在动压条件下，运动较为活跃，整体性不强，帮部树脂锚杆锚固效果较差，不能有效地控制围岩运动。

（4）煤层中的夹矸形成应力释放弱面。一般而言，在巷道两帮中上部位置，是受力最集中的区域，容易受水平应力和垂直载荷的影响而出现破坏，而两帮中上部是3与3煤之间的厚约0.5 m的泥岩夹层，巷道布置在这个层位不尽合理，围岩在应力集中或垂直应力作用下，选择围岩整体性不强、支护较弱的部位进行应力释放，而两帮上部夹矸部位就属于围岩破碎、支护效果差的应力释放最佳部位。

2 支护参数优化及调整

本文分析了沿空巷道掘进及工作面回采期间围岩变形的特点，通过断面优化、支护参数调整等措施控制围岩变形。

（1）实施大断面，预留工作面回采时的变形空间。根据沿空巷道回采期间的变形量，为保障工作面正常回采所需要的空间进行断面优化。将前期使用3.8 m长钢带支护的断面改为使用4.8 m长钢带支护，给工作面回采期间受动压影响预留出变形空间。

（2）优化断面结构，增强巷道整体承载性能。针对以往沿空巷道回采期间两帮煤体承载性能低，大扎角梯形断面在两帮上部夹矸区域易形成支护弱面的问题，将梯形断面（10°扎角）改为微梯形断面，沿空帮0°扎角，回采帮3°扎角。强化了两帮的“承重墙”作用。

（3）均衡支护系统的承载，实施高阻让压支护。掘进期间通过提高支护系统承载性能，形成有效的初始支护强度，实现高阻让压约束围岩变形，阻止围岩出现大的破坏。

（4）帮部实施中空注浆锚索强化支护，增强围岩稳定性。针对以往沿空巷道两帮围岩连同帮部锚杆整体向巷中移近的现象，在掘进工程竣工后、工作面回采前期，在回采帮部原有锚网支护的基础上，增加注浆锚索支护，通过注浆增强围岩松动圈的整体性，通过锚索约束围岩的变形。

（5）增强围岩弱面支护，创造应力释放的自由弱面。针对应力释放的规律，施工中采取降低巷道高度，底板留煤掘进，给应力释放提供没有支护的自由弱面，减小应力对顶帮围岩及支护系统的破坏。另一方面，针对两帮上部夹矸部位的围岩弱化区，在夹矸中间位置分别采取打注锚杆、注浆锚索的方式进行支护，并且从顶板至夹矸以下300 mm范围两帮敷设双层金属网来约束弱化区的变形。

3 工程实例

以14310（东）轨道运输巷为例，掘进过程中通过优化断面结构、调整支护参数等措施，对破碎围岩进行加固，有效控制了掘进及回采期间围岩变形量。

3.1 14310（东）轨道运输巷概况

14310（东）轨道运输巷开掘位置在14309（东）带式输送机巷内，从原14309工作面停采线以外10 m处的巷道北帮开门掘进，与原巷道成45°夹角掘进11.2 m，然后拐正与原巷道平行向前掘进，两巷道间隔8 m，拐正后两巷道位置关系见图1。

14310（东）轨道运输巷正常掘进层位是沿3下煤层底板掘进。3下煤层厚3.4～3.55 m，煤层硬度系数f＝2～3；3上煤层厚5.4～5.5 m，f＝2～3；3上煤层与3下煤层夹矸为灰黑色泥岩，厚0.55～1.05 m，f＝3～4；3上煤层直接顶为灰色粉砂岩，厚1.8～2.3 m，f＝4～5；3下煤层直接底为灰色细砂岩，厚4.5～5.9 m，f＝6～7。

图1 两相邻巷道位置关系图

3.2 断面优化及支护参数调整

巷道顶板沿3上煤与3下煤夹矸的上平面掘进，巷道高度3.5m，底板留底煤掘进。巷道断面支护参数见图2，永久支护采用锚网带、锚索联合支护，支护排距800 mm，微梯形断面，实体煤帮侧扎角3°，沿空帮侧扎角0°，巷道上部净宽4800 mm，中部净宽4900 mm，净高3500 mm。

顶部使用长度4800 mm、七组孔的梯型钢带，布置7根KMG500型ø22 mm×2400 mm的左旋无纵筋高强度螺纹钢锚杆，采用树脂锚固剂全长锚固，距巷中左右750 mm各布置1排ø22 mm×8500 mm的锚索，锚索排距1600 mm。

两帮每排各布置5根KMG400型ø20 mm×1800 mm的全螺纹钢锚杆。

顶、帮分别敷设8＃镀锌铁丝编织的菱形网，巷道两帮从顶板至夹矸下平面300 mm范围敷设双层金属网。

在锚杆、锚索上分别安装让压均压管，让压均压管根据锚杆、锚索的承载力学参数设定让压点，实施高阻让压、均压支护。锚杆让压均压管的让压点为15～20 t，锚索让压均压管的让压点为25～30 t，锚杆最大让压距离30 mm，锚索最大让压距离45 mm。在锚杆、锚索承受瞬间煤爆冲击时实现让压、均压，通过让压管受力变形来确保锚杆、锚索不破断。

图2 14310巷道断面支护布置参数

工作面回采前，在回采侧帮部正常支护的相邻两排锚杆中间按1.6 m排距间隔布置中空注浆锚索，锚索直径22 mm，压注普通425＃硅酸盐水泥浆，锚索上下间距1.05 m。顶板向下300 mm位置（夹矸中间位置）与水平成35°仰角打注第一根注浆锚索，规格为ø22 mm×5000 mm，顶板向下1.35 m位置垂直煤壁打注第二根注浆锚索，规格为ø22 mm×8500 mm，注浆锚索只在实体煤回采侧帮部打注。

3.3 矿压观测资料

14310综放工作面轨道运输巷（沿空巷道）在工作面回采期间通过布设多组表面位移点观测，回采侧帮部最大移近量740 mm，最小移近量279 mm；两帮累计最大移近量为1790 mm，最小移近量为1027 mm；顶底板最大移近量为870 mm，最小移近量为430 mm。由此可见，采取巷道支护优化措施后，有效控制了沿空巷道围岩变形，不仅保障了工作面回采期间用于通风、行人的有效断面，而且为巷道超前支护支架的使用提供了条件。

4 结论

通过采用针对性的沿空掘巷围岩控制技术对14310（东）工作面轨道运输巷进行围岩加固，有效控制了围岩变形，减少了巷道扩刷、加固的工作量，保证了巷道正常使用。同时还确保了工作面回采期间正常生产断面需要，为工作面回采期间使用巷道支架超前支护提供了空间，提高了安全指数。

［1］ 李学华.综放沿空掘巷围岩大小结构稳定性的研究［D］.徐州：中国矿业大学，2000

［2］ 张农，高明仕.煤巷高强预应力锚杆支护技术与应用［J］.中国矿业大学学报，2004（5）

［3］ 谢广祥等.综放沿空掘巷矿压显现规律及支护参数优化［J］.矿山压力与顶板管理，2005（4）

［4］ 雷春云.厚煤层沿空掘巷围岩变形控制技术［J］.矿山压力与顶板管理，2005（4）

Research and practice of gob－side entry driving support technology for combined roof

Li Nong，Hou Duanming，Bian Jingqiang
（Dongtan Coal Mine，Yankuang Group Co.，Ltd.，Zoucheng，Shandong 273512，China）

According to the large deformation of the gob－side entry driving and surrounding rock in Dong tan coal mine，by analysed the activity patterns of the rock along gob，and put out the control technology and measures of the rock along goaf，and by optimize the roadway parameters，solved the gob－side entry driving deformation problems and achieved the overall roadway reinforcement，and realized the purpose of rock deformation control.

gob－side entry driving，composite roof，anchor nets，support technology

TD824.1

A

李农（1968－），男，大学学历，1989年7月参加工作，现任兖矿集团东滩煤矿生产技术科副科长，一直从事煤矿生产技术管理工作。

（责任编辑 张毅玲）