厚煤层运输顺槽支护设计流程研究

冷大伟

（山西省晋能集团长治有限公司三元中能煤业， 山西 长治 046605）

引言

在我国，将井工开采的煤厚超过3.5m的煤层划分为厚煤层，其年产量占原煤总产量的45%左右[1-3]。厚煤层中开掘的运输顺槽通常为满足大采高工作面回采时的落煤、运煤、管线敷设等基本要求需稳定性控制[4]，本文将以某矿2306工作面运输顺槽为背景，开展相应的支护流程设计，以期为类似条件锚网索支护提供借鉴与参考。

1 地质工程条件

某矿2306运输顺槽四周均为实体煤，设计总长2741.661m，地面标高+938～+956m，工作面标高+425～+498m，巷道平均埋深500m以上。2306运输顺槽沿3号煤层顶板采用型号为EBM-340的掘锚机，断面是矩形的，掘进断面5.6m×3.7m。3号煤属特低硫、高热值-特高热值、较高软化之贫煤、贫瘦煤，煤层平均厚度5.49m。其四邻关系如图1所示。

图1 2306运输顺槽四邻采动关系

2 支护设计流程

2.1 地质力学参数测试

在矿井巷道内进行了三个测点的地应力、围岩强度与围岩结构测试，目的是对中能煤业研究区域巷道围岩地质力学参数进行详细了解，为合理确定巷道支护参数奠定基础。测试采用水压致裂法进行地应力测量，采用钻孔触探法进行顶板以上10 m范围内和对应的煤帮10m范围内的煤岩体强度测试，采用孔壁观察法进行顶板岩层分布情况和结构观测。

第二测点在二采区南翼皮带巷内，距2306运输顺槽较近，如图2所示，测试获得最大主应力大小为12.94MPa、方向水平，北偏东 25.7°（N25.7°E），最小主应力值为6.67MPa，方向水平，中间主应力为垂直应力，11.31MPa，整体属于中等应力值区域，因最大水平应力与垂直应力的比值1.14，区域应力场以水平构造应力场为主。

图2 地应力场测试布置

第二测点岩性描述如下页图3所示，顶板0～2.2m为泥质砂岩，平均强度46.18MPa；2.2～4.0m为细砂岩，平均强度56.82MPa；4.0～5.3m为泥质砂岩，平均强度48.44MPa；5.3～10.0m为泥岩，平均强度 33.25MPa。

从测试结果看，3号煤层顶板10m范围内岩性主要为泥质砂岩、砂岩和泥岩，有利于锚杆支护。煤帮强度测试结果表明，3号煤多数集中在10～15MPa，平均值为13.85MPa，煤体中硬，完整性相对较好，煤帮浅部受掘进影响产生塑形破坏，导致触点强度值偏低。

2.2 锚固力测试

对锚杆和树脂锚固的支护效果进行拉拔试验，分别在顶板和两帮设计锚固深度上进行，共3组。根据目前顶板及煤体强度，初步确定直径22mm锚杆锚固力为127 kN，现场测试后再根据测试结果调整。

2.3 锚网索支护参数选定

在地质力学参数测试基础上，结合数值模拟、冒落拱理论分析等确定锚网索支护参数如表1所示。

图3 第二测点顶板岩体强度测试结果表

2.4 支护效果评价

矿压监测是动态信息设计方法的核心内容之一。通过测试表面位移、离层及锚杆索受力，巷道破坏状况统计等结果。

3 结论

通过厚煤层运输顺槽的地质工程条件分析、地质力学测试、锚固力测试、支护参数拟定及效果评价成套支护设计流程，评估结果显示该矿2306工作面顺槽支护达到了较好的支护效果，可见该支护设计方案为类似条件巷道支护设计提供有效借鉴与参考。

表1 2306运输顺槽支护材料清单