沿空掘巷锚梁网组合支护技术研究

文/许成富

（作者系河南焦煤集团鑫珠春公司董事长、 党委书记、总经理）

朱村矿21 区轨道煤柱工作面回采巷采用沿空掘巷，巷道围岩破碎且不稳定，从而提出了巷道锚梁网支护技术。 通过现场试验，表明该支护技术可以有效控制围岩变形， 具有显著的技术经济效益，值得推广应用。

一、工程概况

朱村矿21 区轨道煤柱工作面开采二1 煤层，煤层赋存稳定，平均倾角10°，平均煤厚5.0m。其直接顶厚3～7m，平均厚5m，为泥质粉砂岩，层理一般不发育，有较好的完整性。 基本顶厚6～13m，平均厚8m，为中细砂岩。 底板为厚0.8m 的泥质粉砂岩及厚2.1m 的细砂岩。21 区轨道煤柱工作面位于21 区轨道上半段，西部为井底水仓以及主副井筒，西南部为2102 区段采空区， 东北部为2101 区段采空区，东南部为2103 区段采空区。 工作面走向长约120m，倾斜长约150m，且工作面运输巷和运料巷均为沿空掘巷，煤柱带宽2m。 经过测算，此两个区段巷道为Ⅳ类回采巷道，即：巷道围岩破碎且不稳定，预计巷道变形量大。

朱村矿工作面回采巷道一般采用矿工钢棚支护， 但为了进行Ⅳ类回采巷道锚梁网支护技术的研究，掌握其围岩变形规律，因此在21 区轨道煤柱工作面运料巷布置了锚梁网支护试验段， 共计75m，余下的仍采用矿工钢棚支护，并且在巷道中设立了1、2 两个观测站进行效果观测。

二、21 区轨道煤柱工作面运料巷锚梁网组合支护设计

21 区轨道煤柱工作面运料巷为斜矩形断面，巷道断面宽×中高＝4.5×3.5m， 断面面积15.5～18.5m2，煤柱宽度2m。

顶底板支护： 设计选用AS 钢制Φ14mmH 型杆体可拉伸锚杆， 长1850mm， 间排距700mm×700mm，每排7 根锚杆，每个钻孔采用树脂药卷2卷端头锚固。 为提高稳定性，顶底板每排均加设规格分别为1800mm×50mm×24mm、2600mm×50mm×24mm 的长、短两根钢筋梁。 顶底板每根金属锚杆皆使用钢托盘，规格为120mm×120mm×8mm，中孔为Φ18mm。

两帮支护： 设计选用规格为1900mm×48mm×16mm 的竹锚杆，间距600mm、排距600mm，每排7根锚杆，每个钻孔采用规格为Φ35×200mm 的快硬膨胀实心水泥药卷3 卷端头锚固。 每根竹锚杆尾部皆采用木托板支托围岩， 规格为300mm×200mm×50mm，中孔为Φ35mm。

网：为防止局部围岩及煤帮片帮，顶板及两帮均采用金属网满护。 网采用片网，顶、帮分开使用，网片之间搭接宽度为100mm，每隔300mm 使用18号铁丝连结好。

三、巷道支护效果分析

1.测站布置

第1、 第2 测站分别布置在21 区轨道煤柱工作面距开切眼115m、40m 处进行巷道变形观测，以达到对比分析的目的。 第一测站的巷道2011 年7月14 日掘进， 于7 月17 日建立， 回采工作面于2012 年6 月9 日到达第1 测站位置， 测站于6 月6 日停止工作，共计服务320 天。 第二测站的巷道于2011 年7 月22 日掘进， 于8 月13 日建 立，2012 年4 月12 日停止工作，共计服务245 天。

经过相关观测数据的整理， 得到巷道表面的变形曲线，如图1、2、3、4，分别为两个测站的顶底板移动曲线和两帮移动曲线。

图1 测站1 的顶底板移近曲线

图2 测站2 的顶底板移近曲线

图3 测站1 的两帮移近曲线

图4 测站2 的两帮移近曲线

2.观测结果分析

（1）21 区轨道煤柱工作面运料巷的测站2 在整个服务期245 天内，经历了掘进影响期、掘后稳定期、采动影响期三个阶段。 锚梁网支护段测站2的顶底板相对移近总量共计512mm， 其中底鼓量为304mm，顶板下沉量是208mm，分别是矿工钢支护段测站1 的69.2%、66.1%、74.3%； 其两帮相对移近总量共计489mm，其中靠采空区侧帮（下帮）的移近量为269mm，靠煤柱侧帮（上帮）的移近量是220mm，分别为矿工钢支护段测站1 的56.9%、51.7%、64.7%。

（2）掘进影响期

此阶段锚梁网支护段，顶底板相对移近量、底鼓量、 顶板下沉量分别为矿工钢支护段的71.3%、68.7%、76.2%；两帮相对移近量、下帮移近量、上帮移近量分别为矿工支护段的63.5%、58.6%、68.3%。

此外掘进影响期的长短受不同支护方式的直接影响，矿工钢支护的掘进影响期为28 天，锚梁网支护为23 天，减少了5 天。

（3）掘后稳定期

此阶段锚梁网支护段，顶底板相对移近量、底鼓量、 顶板下沉量分别为矿工钢支护段的94.2%、92.7%、99.5%；两帮相对移近量、下帮移近量、上帮移近量分别为矿工支护段的96.9%、101.4%、92.1%。从整体上来看，在掘巷后的围岩稳定期间两种支护方式的围岩变形量基本相等。

（4）采动影响期

由于回采工作面前方移动支承压力的影响，巷道围岩应力升高，在此期间， 不同的支护方式产生不同的支护效果。

此阶段锚梁网支护段， 顶底板相对移近量、底鼓量、顶板下沉量分别为矿工钢支护段的60.6% 、58.3%、62.1%； 两帮相对移近量、下帮移近量、 上帮移近量分别为矿工钢支护段的54.2%、57.9%、53.8%。

四、结论

1.朱村矿21 区轨道煤柱工作面运料巷的锚梁网组合支护工程试验的成功表明： 对于沿空掘巷条件下的Ⅳ类回采巷道的围岩变形和底鼓， 选用锚梁网支护型式更合理、经济。

2. 沿空掘巷的锚梁网支护是一种主动的支护形式，它能够减小掘进和回采动压带来的顶板及煤壁变形量， 也能够极大改善巷道支护的力学性质，同时还可以减少巷道在服务期间的维护工程量。