综放工作面邻空巷超前支护方式研究

张肖伟

(大同煤矿集团有限责任公司马脊梁煤矿，山西 大同 037027)

由于综采放顶煤工作面煤层较厚以及受到采空区的影响，开采的强烈扰动对临空巷道顶底板以及两帮破坏严重,改进超前支护方式,对于保证该区域工作人员的人身安全以及提高工作效率具有重要的意义。

1 工程概况

大同煤矿集团公司马脊梁矿14-3#层301-2盘区8103综放工作面北东为14-3#层盘区皮带巷、辅运巷及回风巷，南东、南西为本矿已开采完的8101工作面，北西为实煤区,上覆为本矿侏罗系14#煤层采空区。煤柱宽30m。

8103综放工作面走向长度2010.5m，倾斜长239.4m，煤层厚度5.10m～7.80m，倾角2～5°，煤岩类型以暗淡型为主，煤种为气煤。工作面临空侧巷道（邻8101工作面）5103巷为矩形断面，巷道宽5400mm，高3400mm。

直接顶为灰黑色泥岩、砂质泥岩、高岭岩，中夹薄煤层，平均厚度4.97m；基本顶为平均厚度3.28m的灰白色中砂岩、粗砂岩或砂砾岩。直接底为平均厚度3.17m灰黑色泥质高岭岩，砂质泥岩细砂岩；基本底为平均厚度3.98m的灰白色中粗砂岩、砂砾岩。

8103工作面在开采过程中，5103巷道超前支护区域受到了8101采空区的影响，出现了严重的矿压显现情况，顶板下沉、底鼓、两帮回缩等，影响了巷道的安全使用。

2 临空巷道矿压显现及原因分析

2.1 临空巷道矿压显现程度

8103综放工作面在开采过程中，因开采强度大，在综放面超前压力和邻面采空区顶板压力共同作用下，5103巷超前支护范围内出现顶板下沉、底板鼓起、两帮回缩等现象，严重时大量单体柱被压弯，柱底钻进底板，安全出口高度最低1.2m，不仅给安全生产带来巨大隐患，而且增加了工作强度。混凝土浇铸的底板被顶起、折断，车辆无法通行；超前支护人行通道底板鼓起；煤壁片帮，金属网断股，巷道两帮被挤压回缩最大可达1.0m多，尤以煤柱侧帮更为严重；巷道顶板下沉明显，局部区域顶板钢带变形、锚杆被拉断，局部“一梁三锚”支护的锚具脱落、钢绞线被拉断。巷道需进行二次起底及补打锚杆、锚索，加大了维修工程量，严重影响了巷道的安全使用。

2.2 临空巷道矿压显现原因分析

根据临空巷道的矿压显现情况及地质条件分析，主要原因有以下几点：

（1）综放工作面回风顺槽与采空工作面相邻是主要原因之一。8103面与8101面煤柱为30m，8101面采空区上覆压力传递导致8103面邻空巷道煤壁松软、顶板离层、巷道底鼓、片帮、顶板下沉等现象。

（2）巷道产生超前压力影响。顶板岩石坚硬不易垮落，在工作面采空区和煤柱上形成悬臂梁结构，随着工作面推进，顶板断裂垮落，从而产生采动压力，工作面出现顶板周期来压。煤层厚度平均7.0m，采高大，超前来压强烈。

（3）临空巷道留顶煤掘巷，煤层层理发育，且锚杆支护没有锚固在稳定的岩层中，在矿山压力作用下易破坏巷道原支护，导致巷道底鼓、片帮和顶板下沉明显。

3 邻空巷超前支护措施

8103工作面是马脊梁矿石炭系第二个采煤工作面,与采空面相邻。为了工作面安全顺利生产，除了采取在巷道两帮施工卸压孔、顶板补钢梁打锚索等措施，还特别对临空巷道超前支护方式及时改进，单体柱支护由原来的三排、四排增加至五排，木垛由一排增加至2排。

3.1 临空巷原设计超前支护

5103巷超前支护采用“三梁三柱”即三根单体柱配合三根1.2m长“π”型梁进行支护，梁与巷道垂直。单体柱排距0.8m，柱距1.5m，单体柱采用DW45-250/100X型单体柱，超前支护距离为50m。超前支护剖面图如图1所示。

图1 5103巷超前支护剖面图 （单位：mm）

3.2 临空巷初次超前补强支护方案

在8103面回采过程中，由于5103巷超前支护区域集中压力大，导致单体支柱发生变形、底板鼓起、顶板下沉。根据现场实际情况，对超前支护区域补强支护。补强支护采用单体柱支护和木垛支护。

（1）单体柱支护。采用“四梁四柱”即四根单体柱配合四根1.2m长“π”型梁进行支护，梁与巷道走向垂直。单体柱采用DW45-250/100X型单体柱，单体柱排距从工作面帮起排距分别为1.5m、0.9m和0.9m，柱距0.8m，支护距离为50m。支护剖面图如图2所示。

图2 初次补强支护采用单体柱支护剖面图 （单位：mm）

（2）木垛支护。在5103巷煤柱侧布置一排木垛，木垛间距为6m，支护距离50m。木垛方木规格为：宽×厚×长=150×150×2000mm。木垛支护示意图如图3所示。

图3 初次补强支护采用木垛支护示意图 （单位：mm）

3.3 临空巷二次超前补强支护方案

初次超前补强支护方案对巷道的顶板下沉、底鼓起到了一定的作用，但工作面侧压力较大，行人通道高度低，人员通过困难，给安全生产带来隐患，需再次对超前补强支护。

（1）单体柱支护。采用“五梁五柱”即五根单体柱配合五根1.2m长“π”型梁进行支护，梁与巷道走向垂直。单体柱采用DW45-250/100X型单体柱，单体柱排距0.9m，柱距0.8m，支护距离为50m。另外对超前支护区域所有“一梁三锚”的工字钢梁加强支护，每组工字钢梁下支1根DW45-250/100X型单体柱，单体柱支在工字梁中间。单体柱支护剖面图如图4所示。

图4 二次超前补强采用单体柱支护剖面图

（2）木垛支护。在工作面侧支护一排小木垛，小木垛间距为6m，支护距离不小于50m，两排木垛呈三花交错布置。小木垛方木规格为：宽×厚×长=150×150×1400mm。木垛支护示意图如图5所示。

图5 二次超前补强采用木垛支护示意图

4 实施效果

通过现场观察和实际生产证明，二次补强支护方案有效地控制了围岩变形，邻空巷道底鼓量、顶板下沉量、帮鼓量较之前有明显的减小，保证了临空巷正常使用，现14-3#层301-2盘区8103面已顺利采完。实践证明了此技术方案安全可靠，具有借鉴应用价值。