郭家河煤矿综采面回风顺槽支护探究

张岩 赵勇 张浩

摘要：地质影响因素最基本是原岩应力。主要由岩体的重力和构造残余应力组成。井巷周围岩体的应力主要由采深决定，而构造残余应力一般出现在皱曲和断层附近。开采技术影响中主要是开采引起局部应力集中和采动压力大等影响【1】。1308工作面回风顺槽仅靠1306采空区，受到回采超前应力和采空区应力叠加，研究其合理支护就尤为必要。

关键词：综采;压力;上出口;回风顺槽;支护

1  工作面及回风顺槽概述

1308综放工作面位于郭家河煤矿I盘区西翼，+820水平，开采3#煤层，该面设计可采走向长度2280m，工作面长度为267m，回采面积为608760m2，地质储量9749900t，可采储量9067407吨。1308综放工作面对应地面标高+1168～+1440m，该面地表为回风立井及措施立井的东南侧，主、副井口的东侧。1308综放工作面东侧为1301采空区，西侧靠近可采边界，北侧为1306采空区，停采线在西翼回风下山117m。如图1所示。

该工作面水文地质条件复杂，主要充水因素为顶板砂岩水、1306采空区水和日常生产用水，由于该工作面存在多条背向斜及断层，建议回采前对顶板砂岩水进行电法勘探，并对工作面内部进行无线电波透视法勘探，查明工作面及顶板砂岩水的富水性，圈定出富水异常区，以便对富水异常区进行探放水，同时工作面必须具备相应的排水能力，回采中加强工作面顶板水、采空区水及矿压的观测，防止顶板砂岩水涌入工作面。根据2013年9月7日1304工作面顶板淋水情况及1306工作面2016年1月12日、2016年5月13日顶板掉水情况，在不计算2012年8月24日1303工作面顶板离层水溃入工作面最大溃水量为2300m3/h的情况下，参照矿井水文地质类型划分报告，预计1308工作面正常涌水量50m3/h，最大涌水量595m3/h（工作面顶板离层带溃水量未计算在最大涌水量之内），工作面两道排水系统按照西安煤科院编制的1308工作面防治水设计要求，具备相应的排水能力，顶板离层水应采取相应的防治水措施。参照矿井初步设计，预计1308工作面涌水量如下：（工作面顶板离层带溃水量未计算在最大涌水量之内），工作面两道排水系统按不小于1000m3/h布置。

煤层顶底板情况：

老顶：细粒砂岩，厚度8.18m，灰色，成分以石英为主，岩屑次之，分选性、滚圆度均较好，颗粒次圆状，中厚层状，泥钙质胶结，具波状层理，岩芯较完整，夹粉砂岩，下部0.3m为浅灰色粗粒砂岩。

直接顶：泥岩，厚度1.6m，深灰色，含植物化石、云母片，局部含炭屑及包体，岩芯易风化破碎。

伪顶：炭质泥岩，厚度0.26m，灰黑色，含大量植物化石、炭质及煤包體，断面较平整，岩芯较完整。

伪 底：炭质泥岩，厚度0.45m，灰黑色，含大量植物根系化石及煤包体，断面较平整，岩芯较完整，易风化破碎。

直接底：细粒粉砂，厚度0.5m，灰黑色，成分以石英为主，岩屑次之，含大量云母片、植物化石及少量炭屑包体，分选性滚圆度均较好，泥钙质胶结。

2  巷道初始支护参数

回风顺槽断面尺寸为净宽5.3m，净高3.7m，净断面19.61m2。顶板锚杆采用Ø22×2400mm左旋无纵筋等强螺纹钢，间排距为850×900mm;锚索采用Ø18.9×8300mm，间排距为1700×1800mm;金属网采用10#铁丝金属菱形网。1308回风顺槽两帮、皮带顺槽两帮支护锚杆选用Ø22×2400左旋螺纹钢锚杆，上、下顺槽两帮均采用金属网采用10#铁丝金属菱形网。

3  工作面周期来压及超前应力分布

1308工作面初次来压步距为26m。周期来压步距为13m，大面积来压步距为103m左右。根据煤炭科学研究总院对1306工作面试验结果，工作面回风巷超前支承压力影响范围为100-120m之间，工作面支承压力峰值点出现在超前5-8m。工作面每天推进3.2m。上出口的应力叠加造成巷道变化极大。根据现场数据观测上出口100m范围之内，巷道高度变化0.3m/d，宽度变化0.2m/d。

4  修护工艺及支护参数

刷帮采用锚杆、金属网、平钢带、锚索联合支护。

锚杆规格：顶、帮均采用Φ22×2400mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆（强度500MPa），间排距为850×800mm。每根锚杆配MSCK-Z2370型树脂药卷1支进行端头锚固。锚杆托板规格为150×150×10mm钢板制作，托板采用冲床或钻床加工锚杆安装孔，孔径为24mm。所有断面中肩窝与底角锚杆及施工时需与巷道断面有夹角的锚杆均需使用相应的异形托盘进行支护。

锚索：顶板采用Φ21.8×6300mm钢绞线，间距1600mm，锚索距肩窝800mm;帮部采用Φ21.8×4300mm钢绞线，超前棚范围内，帮部沿走向布置一排锚索，锚索间距1600mm，锚索距肩窝1500mm;超前棚向外，帮部施工两排走向锚索加强支护，锚索间排距为1000×1600mm，第一排锚索距巷道肩窝1000mm。向孔内装入1支MSCK2370树脂锚固剂（里侧）和1支MSK2370树脂锚固剂（外侧）进行端头锚固，锚索托板由400×200mm的20#槽钢制成，中间加焊170×170×10mm钢板，锚索托板上的锚索安装孔需用冲床或钻床加工，孔径为24mm。

菱形网：巷道顶帮采用10#铁丝金属菱形网，网与网之间采用自连自式连接，连接点间距200mm，压茬搭接200mm，网片必须压在锚杆托盘及W钢带（扁钢带）下面。

5  结论

通过对工作面回风顺槽应力及变化量分析，并结合强支护多循环修护的方式，可以满足工作面的正常通风断面。

参考文献：

[1] 熊礼军，查文华，刘小虎.大采高综采工作面应力分布特征的数值模拟分析[J].煤矿安全，2013（02）：84-86.

[2] 李建功.庄子河矿15002工作面围岩应力分布规律数值模拟研究[J].煤炭与化工，2018（5）.

（作者单位：1、郭家河煤业;2、郭家河煤业;3、郭家河煤业）