综放面骑跨下位煤层大巷群不等强让压支护

2014-12-13鲁喜辉丁树林

江西煤炭科技 2014年3期

鲁喜辉，张文，丁树林，吴锐

（1.中煤平朔集团有限公司，山西朔州0 360062；2.中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州 221008）

平朔井东煤业有限公司是一座高产高效的现代化矿井，目前全部采用长壁式综放开采方法。矿井4402 工作面是4煤的最后一个工作面，该面骑跨9煤3条大巷，此骑跨采既不同于一般的跨采，也不同一般的邻近层的回采，而是骑跨采巷道走向与工作面推进方向平行，对3条大巷的影响较大，造成3条大巷控制难度大大增加〔1-2〕。因此，对综放面骑跨大巷群的加固技术进行了研究。

1 采矿地质条件概况

井东煤业主采4煤、9煤及11煤，其中4煤厚度10.37～12.40m，平均厚度11.4m，倾角0°～4°。4402工作面长度130m，辅运顺槽掘进长度715 m，主运顺槽掘进长度770m，工作面可采资源约1.2 Mt。

4402工作面底板距离9煤底板为40～50m，在4402工作面推进方向的中部左右位置两者间距最小，为40m，4402工作面推进方向越靠近端头两者间距越大，达50m，9煤大巷间留设煤柱宽度为25m，4402工作面与9煤3条大巷位置关系见图1。

图1 4402工作面骑跨9煤大巷群位置关系平面

2 骑跨采动压巷道不等强让压支护原理与手段

2.1 骑跨采动压巷道不等强让压支护原理

由于巷道断面不同，断面周边受力不同，造成围岩应力呈现非均匀分布状态，这一点在巷道支护时，往往被忽略，在进行巷道支护设计时，加上施工的方便，往往采用等强支护，特别是在压力比较小的地段，巷道变形比较小，围岩稳定性好的情况下，应用较广泛。

然而受强烈动压影响的巷道中，应用效果很不理想，其主要原因是动压巷道的变形破坏往往是在应力高变形大的部位首先发生破坏，造成整个支护系统失效。在应力较高的区域，一味提高支护强度，是不科学的，也是不经济的，同时支护效果反而不理想，基于此提出了不等强让压支护技术，针对不同类型的巷道，采用不同技术措施。

所谓不等强让压支护，是以基本支护为基础，针对需控部位进行加强支护，如果巷道围岩应力较高，需控部位需要先让压后抗压的支护方法，实现让抗协调、边让边抗，变形大的部位采用高强锚杆（索）加强支护，特别破碎部位进行注浆加固围岩，改变围岩结构，提高围岩强度，增大围岩的可锚性，进而形成了不等强让压支护技术体系。

2.2 需控部位让压支护手段

采用“高强高预应力让压锚杆”和“鸟巢锚索”对应力较高的需控部位进行让压支护，以达到卸压护巷的目的。

（1）高强高预应力让压锚杆

高强高预应力让压锚杆是一种新型锚杆，其高强度、高预应力及让压功能能有效控制所骑跨的大巷群受上位工作面采动动压影响下的变形，从而维护巷道围岩的稳定。高强高预应力让压锚杆的构造（见图2），与普通的锚杆相比，高强高预应力让压锚杆在锚杆托盘与螺母之间增加了让压管，当锚杆由于采动支承压力而产生较大的受力时，让压管能够通过自身的让压变形使围岩卸压，从而降低了锚杆的载荷，并充分发挥了围岩承载能力，有效地控制了巷道的大变形。

图2 高强让压锚杆示意

（2）鸟巢锚索

鸟巢锚索的结构特点是在钢绞线中加工了鸟巢（见图3），鸟巢具有以下作用：①鸟巢可以起到均匀搅拌树脂的作用，从而增加锚索的拉拔力；②鸟巢锚索的鸟巢是中空的，树脂搅拌过程中，树脂可充满鸟巢空间，增加了树脂和锚索的整体性，从而加强了锚索的锚固性能。

图3 鸟巢锚索结构

3 骑跨采巷道围岩控制技术

3.1 巷道需控区域的确定

受采动影响强烈需控巷道段是指：①9煤大巷处于断层破碎带影响范围内、巷道顶板完整性差且9 煤底板与4402工作面底板垂距较小的地段；②大巷与大巷联络巷交叉处、大巷与9煤工作面顺槽交叉处等大断面巷道地段。

图4为沿着4402 工作面走向方向作剖面所形成的4402工作面与9煤底板等高线图，从图中可知，在4402工作面推进方向的中部，受F21断层的影响（见图5），4402工作面底板与9煤底板的间距最小，为39.8m，其它区域两者的间距都在42m 以上。因此，在4402工作面回采前应对受F21影响的9煤大巷区域进行加固。

图4 4402工作面与9煤底板等高线

此外，9煤大巷的F29、F46、F27、F20断层，受上位工作面采动影响后断层破碎带范围将加大，巷道矿压显现更加强烈，导致9煤大巷围岩破碎，围岩变形量增大。

根据F29、F46、F27、F21、F20断层所在位置，将受断层影响采动强烈需控巷道段为3 个加固块段，即A、B、C 加固段，加固范围是以断层破碎带为中心，往前及往后加固10 m。大巷与大巷联络巷交叉处、大巷与9煤工作面顺槽交叉处等大断面巷道需控段（见图5），已用小方框标出，也将受到强烈的采动影响，需提前加固。