4106 工作面运输顺槽围岩控制技术研究

陈泽年 王树明

（陕西彬长文家坡矿业有限公司，陕西 彬州 713500)

1 工程概况

文家坡矿业有限公司设计生产能力4.0 Mt/a，4106 工作面位于41 盘区东侧，开采4#煤层，煤层埋深-534.3～ -741.3 m，目前正在掘进4106 工作面运输顺槽。煤层直接顶为中粒砂岩，厚0.9～9.5 m，平均4.3 m；基本顶为粗粒砂岩，厚3.6～9.5 m，平均6.3 m；直接底为泥岩，厚0.6～3.1 m，平均1.8 m；基本底为泥岩或细砂岩，厚6～12 m，平均8.5 m。4106 运输顺槽布置在距4#煤底板0.5 m 的煤层中，沿煤约1°～2°施工，巷道坡度可随煤层倾角变化而进行调整。

4106 运输顺槽位于主采4#煤层中，南靠41 盘区一号辅助运输巷，东邻4106 工作面，北至4106工作面切眼，西为4107 回顺。4106 运输顺槽断面为矩形，掘宽为5700 mm，掘高为3650 mm，掘进断面20.8 m2，净断面20.2 m2，4106 运输顺槽设计长度为2367 m。在巷道掘进过程中由于自身围岩性质、相邻巷道施工和支护参数不合理等原因，巷道围岩变形严重。

2 运输顺槽围岩变形破坏情况

4106 工作面运输顺槽围岩顶底板及两帮变形量大，通过现场观测、分析，现场破坏显现和原因如下：

（1）4106 工作面运输顺槽顶底板破坏情况：4106 工作面运顺掘进至600 m 时，在巷道420 m 处围岩变形严重，顶板下沉量最大为390 mm，底板底鼓量最大为450 mm，部分区域顶板出现网兜现象，顶板锚杆有拉断现象，个别锚索失效。

（2）4106 工作面运输顺槽两帮破坏情况：4106 工作面运输顺槽两帮变形最大处出现在巷道330 m 处，两帮变形量可达900 mm。由于矿井接续紧张，相邻巷道正同时施工布置，导致巷道围岩应力出现集中，巷道两帮收敛变形。

3 运输顺槽支护参数设计

针对4106 工作面运顺巷道围岩变形严重的问题，设计顶板采用高强锚杆+锚索+金属网+W钢带联合支护，8 根锚杆间排距为700 mm×800 mm，5 根锚索间排距为1200 mm×1600 mm，形成组合结构提高巷道顶板的抗载荷能力；两帮采用高强锚杆+网支护，两帮各打设5 根锚杆，间排距为800 mm×800 mm。4106 工作面运输顺槽锚杆、锚索布置图如图1 所示。

3.1 锚杆及锚固剂

顶部及帮部锚杆参数：Ф22 mm×2500 mm 的II 级HRB500 左旋无纵筋螺纹钢锚杆，配合使用1 卷MSZ23/60 型和1 卷MSK23/35 型树脂锚固剂锚固，采用材质为Q235 钢、规格为长×宽×厚=150 mm×150 mm×12 mm 的碟形托盘，使用配套标准螺母紧固，锚固力不小于110 kN，帮部锚杆锚固力不小于100 kN，扭矩力不小于240 N·m。

3.2 锚索及锚固剂

采用Ф21.8 mm×7100 mm 钢铰线，延伸率大于5%，每根锚索使用3 卷MSZ23/60 型和1 卷MSK23/35 型树脂锚固剂，锚固力不低于300 kN，预紧力不低于210 kN。

3.3 网片

巷道顶板采用金属网，相邻网片之间用铁丝连接。巷道帮部为了后期回采方便采用塑钢网。

3.4 W 钢带

巷道顶部使用W 钢带，型号为BHW-280-3.0-5100 mm，钢带与锚杆配套使用，逐排布置。

图1 4106 工作面运输顺槽锚杆、锚索布置图

4 巷道围岩变形观测

4106 工作面运输顺槽在采用锚杆+金属网/塑钢网+W 钢带+锚索联合支护后，在顺槽内500 m和600 m 处各布置一个测站，监测间隔为2 d/次，监测周期为1 个月，观测工作面运输顺槽两帮及顶底板的移近量。测站一和测站二的巷道围岩顶底板和两帮移近量、移近速度如图2、图3。

图2 顶底板移近量及速度

图3 两帮移近量及速度

由图2 可知，测站一顶底板移近量稳定在280 mm，测站二顶底板移近量稳定在310 mm，显示测站一和测站二在20 d 后巷道顶底板移近速度逐渐趋于零，围岩变形得到有效控制。由图3 可知，测站一两帮移近量稳定在350 mm，测站二两帮移近量稳定在370 mm，显示测站一和测站二在17 d 后巷道两帮移近速度逐渐趋于零，说明两帮变形得到有效控制。通过对巷道围岩进行联合支护后，巷道变形得到控制，能够满足矿井正常使用。