小煤柱沿空掘巷支护控制实践的研究

田 雷

（大同煤矿集团宏泰矿山工程建设有限责任公司，山西 大同 037003）

大同煤矿集团同忻煤矿年产量1200万t，采用综采放顶煤采煤法，主采石炭二叠系3～5#煤层。为提高煤炭资源的回收率，公司委托宏泰矿山工程建设公司对8305工作面5303巷道的小煤柱沿空掘巷支护参数进行设计优化。

1 概况

同忻煤矿3～5#煤层厚度7.24～17.98m，平均厚度13.05m；煤层倾角1～2°，平均1.5°；厚度较稳定，煤种为1/3焦煤，夹矸7层。3～5#煤顶板直接顶为细砂岩，平均厚度约为4.68m，属稳定岩层。

5305巷正巷断面优先选用矩形，在满足通风、运输、行人、管线架设、设备安装等要求的前提下，距上一工作面采空区5m留设煤柱，掘进宽度为5500mm，高度为3800mm，掘进断面20.9m2。

2 巷道布置

5305巷位于三盘区3～5#煤层；标高：831.5～844.5m；工程量：从2307回风绕道西帮起；坡度：沿煤层底板掘进；中腰线：严格按照地测部门下发的井下工程测量给线通知单施工；开口位置：5305巷掘进从 2307巷 139.4m 处南帮；方位角：234°15′17″。巷道断面设计见表1。

表1 断面尺寸及工程量汇总表

巷道开口：5305进料系统巷及5305巷正巷开口使用人工支设5m，开口处使用三组组合锚索，待支护完好后再进行人工支设。巷道施工顺序：5305进料系统巷→5305巷。

3 小煤柱沿空掘巷巷道支护设计方案

按《同煤国电同忻煤矿有限公司西5205巷沿空掘巷研究报告》（即5305巷沿空掘巷实施方案）中的要求执行支护方式，5305巷采用“锚索、锚杆、W钢带、JW钢带、金属网、喷砼”联合支护。顶锚杆选用Ф22-M24-2500mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆；顶锚索选用Ф21.8-1×19-8300mm、Ф21.8-1×19-6300mm钢绞线吊挂JW钢带；8#菱形金属网，网格50×50mm，Ф6圆钢钢筋网金属网，网格50×50mm。所有支护材料均符合设计要求且有检验报告和合格证。根据临近巷道支护经验，稳定的砂岩层适合采用锚网支护，因此5305巷采用“锚索、锚杆、W钢带、JW钢带、金属网、喷砼”联合支护。

3.1 锚杆布置

顶锚杆采用Ф22-M24-2500mm左旋无纵筋螺纹锚杆支护，每排6根锚杆，以巷道中心线对称布置，采用BHW5000×280×3.75-900-6钢带，配合150×150×10mm可调心钢托板，眼距为0.9m，锚杆排距0.9m。

采煤帮：帮锚杆采用Ф22-M24-3000mm左旋无纵筋螺纹锚杆支护，第一排、第四排锚全部为锚杆，第二排与第三排与锚索间隔布置。帮支护间排距为900×900mm。

煤柱帮：帮锚杆采用Ф22-M24-3000mm左旋无纵筋螺纹锚杆支护，第四排锚全部为锚杆，第二排与第三排与锚索间隔布置。帮支护间排距为900×900mm。

3.2 锚索布置

顶锚索：采用Ф21.8-1×19-8300mm，Ф21.8-1×19-6300mm预应力钢绞线配合JW钢带5000×330×6、200×200×12mm高强度锚索专用托盘联合布置，每排6根锚索，沿巷道中心布置，间排距：900×2700mm。Ф21.8-1×19-8300mm，Ф21.8-1×19-6300mm预应力钢绞线间隔布置。组合锚索采用21.8钢绞线，中间长10300mm，两角分别是2根8300mm钢绞线、2根6300mm钢绞线，对角布置，间排距为2700×2400mm。

帮锚索：煤柱侧：采用Ф17.8-1×7-4300mm预应力钢绞线配合300×300×10mm高强度拱形托板联合布置，在第一排全部以及第二排、第三排帮支护与螺纹钢锚杆间隔布置。间排距为900×900mm。另距底板3100mm处施工一排帮锚索，采用Ф21.8-1×19-5300mm预应力钢绞线配合JW钢带2300×330×6，200×200×12mm高强度锚索专用托盘联合布置，间距为900mm。

采煤侧：采用Ф21.8-1×19-5300mm预应力钢绞线配合300×300×14mm高强度拱形托板联合布置，在第二排、第三排帮支护与螺纹钢锚杆间隔布置，间排距为900×900mm。另距底板3100mm处施工一排帮锚索，采用Ф21.8-1×19-5300mm预应力钢绞线配合JW钢带2300×330×6，200×200×12mm高强度锚索专用托盘联合布置，间距为900mm。

角锚索：采用Ф21.8-1×19-5300mm预应力钢绞线吊挂600mm短节工字钢配合300×300×14高强度拱形托板布置。每1800mm施工一对。

煤柱帮全部及顶板距煤柱帮1500mm范围内喷浆厚度为100mm，巷道底板铺底厚250mm。

4 实践应用效果分析

在5303巷道掘进期间。巷道掘进1～4d内围岩运动剧烈，5～7d后，巷道围岩运动速率逐渐减小并趋于稳定。通过掘进期间围岩变形图（如图1）可以看到：巷道两帮最大变形速率为34mm/d，两帮最大移近量达到167mm，其中实体煤帮移近量为52mm，占巷道两帮最大移近量的31.2%；沿空煤帮移近量为115mm，占巷道两帮最大移近量的相对移近量的68.8%。顶板最大变形速率为9mm/d。巷道顶底最大移近量达到35mm，其中顶板下沉量为12mm，底臌量为23mm。巷道顶板整体离层量最大为4mm，变化不明显，无异常变形出现。

图1 掘进期间围岩变形图

回采期间，工作面支承压力超前影响范围距工作面煤壁约为45m，其中24m以内为支承压力影响增高区。在支承压力影响增高区内，两帮变形量较为严重，沿空煤帮最大移近量达到185mm，占巷道两帮最大移近量的相对移近量的63.7%。巷道顶底最大移近量达到35mm。其中顶板下沉量为65mm，底臌量为185mm。

矿压观测数据表明，5303巷道小煤柱沿空掘巷优化支护参数，可以有效地控制巷道变形，满足巷道掘进工作的需要。

5 总结

本文以大同煤矿集团同忻煤矿8305工作面5303巷道为研究对象，对其进行小煤柱沿空掘巷支护进行了实践研究。5303巷道优化支护参数采用锚杆、锚索配合钢筋梯子梁和金属网进行支护，使巷道断面支护形成整体，加强了沿空掘巷的稳定性，确保了工作面的安全生产，取得了良好的经济和社会效益。可以对其他同类型煤矿的小煤柱沿空掘巷提供相应的参考。