小峪矿402盘区2208巷围岩支护技术实践

马晋君

（同煤集团朔州煤电公司，山西 怀仁 038300）

近距离煤层群开采时，受到煤层赋存间距过小影响，采空区下掘进巷道时巷道顶板岩层一般较为破碎，给巷道围岩控制带来不利影响[1-2]。特别是当采空区内遗留有护巷煤柱时，煤柱两侧及煤柱下存在一定的应力集中，造成围岩变形量过大问题[3]。小峪矿402 盘区2208 巷位于上覆19#煤层采空区之下，该采空区遗留大量的护巷煤柱，巷道围岩控制相对困难。

本文以2208 巷掘进工程为背景，拟定巷道掘进围岩综合支护措施，以期实现对巷道围岩的有效控制。

1 工程概况

2208 掘进工作面位于402 盘区22#煤层，地面标高+1 333～+1 276 m，工作面标高+1 055～+1 060 m。由于2208 巷为皮轨合一（8208 综放工作面皮带运输）巷道，结合煤层条件，为提高断面利用率，采用矩形断面，宽5.5 m，高3.4 m，断面积18.7 m2。巷道设计长度1 872 m，沿22#煤层掘进，坡度随煤层倾角确定，遇断层等特殊地质构造地带另行设计巷道坡度。22#煤厚度10.75 m，含三层夹矸，结构为煤4.2 m、泥岩0.25 m、煤2 m、页岩1 m、煤3.3 m，夹矸率0.08%，煤层结构较稳定。22#煤层顶底板岩性见表1。

表1 22#煤层顶底板岩性

2208 巷掘进采用EBZ260 综掘机，单刀进尺0.9 m。巷道从运料绕道口开始按270°方位反掘由东向西掘进80 m 贯通，之后再从回风绕道口开始按90°方位由西向东掘进1 713 m。2208 巷南、北部均为实煤区，西部为402 盘区回风、皮带及轨道巷，东部为井田边界，上覆为19#煤4807、4815、4814、4812、4810、4808、4806、4804、4801 面采空区，22#煤层与19#煤层间距约13 m 左右。巷道围岩关系见图1。

图1 掘进巷道位置关系

2 围岩控制分析

根据围岩性质、临近钻孔及相邻工作面矿压观测资料得知，小峪矿上层19#煤层采空区内有区段煤柱以及实体煤，会对22#煤层2208 巷的围岩应力状态产生影响。据此，将2208 巷沿掘进方向所受到上层采空区的影响分为四种状况：①采空区下掘进；②采空区下进入煤柱掘进；③从煤柱下进入采空区下掘进；④实体煤下掘进。

从应力方面来分析，上层采空区阶段的巷道所受影响最小，实体煤阶段次之，受影响最大的是进入煤柱段以及从煤柱段进入采空区阶段[4]。所以，为了使巷道支护更加合理，在巷道承受高应力的位置加强支护是必不可少的[5-6]。根据上层煤柱的位置及其影响的范围，需将2208 巷在进入煤柱或实体煤边缘，以及从煤柱或实体煤进入采空区边缘前后各加强12 m的支护，即每个煤柱影响区域共布置24 m的加强支护区。

如上所述，需将2208 巷的支护方案分为两部分：①非上层煤柱影响部分；②上层煤柱影响部分。根据层间对照图，大致可以总结出上层煤柱影响部分的范围为672～805 m、893～910 m、1 038～1 055 m、1 147～1 196 m、1 296～1 327 m、1 441～1 457 m、1 576～1 622 m、1 699～1 742 m、1 859～1 895 m。

3 非煤柱影响区域巷道支护方案

3.1 顶板支护

锚杆为Φ 20 mm×2 200 mm 螺纹钢锚杆，每排6 根并通过W型钢带连接。在两侧距巷帮各250 mm位置各外插15°布置两个锚杆，其余锚杆均垂直顶板，排距1 100 mm、间距1 000 mm，锚杆托盘为110 mm×110 mm×10 mm 蝶形托盘。W型钢带及金属网护表，W型钢带为5 200 mm×220 mm×3 mm。

在锚杆间按照二二形式布置Φ17.8-1×7-5 300 mm 锚索，排距2 200 mm、间距2 000 mm，与顶板垂直，托盘为250 mm×250 mm×16 mm 钢托盘，金属网为80 mm×80 mm 8#菱形金属网。

两腮布置Φ 17.8-1×7-4 300 mm 角锚索，排距2 200 mm，与水平成45°夹角，角锚索吊300 mm 短节11#矿用工字钢。具体支护设计见图2、图3。

图2 非煤柱影响区域支护断面图

图3 非煤柱影响区域顶板支护平面

3.2 两帮支护

两帮采用Φ 18-1 800 mm 螺纹钢锚杆支护，排距1 100 mm、间距1 200 mm，110 mm×110 mm×10 mm 的平形托盘。距巷板、底板400 mm、600 mm处各打1 根外插15°锚杆。采用W型钢护板（450 mm×220 mm×3 mm）及金属网（8#菱形金属网、80 mm×80 mm）护表。具体支护设计见图4。

图4 非煤柱影响区域两帮支护布置剖面

4 煤柱影响区域巷道支护方案

4.1 顶板支护

锚杆为Φ 20 mm×2 200 mm 螺纹钢锚杆，每排6 根加W型钢带连接。在两侧距巷帮各250 mm位置各外插15°布置两个锚杆，其余锚杆均垂直顶板，锚杆间、排距均为1 000 mm，托盘为蝶形托盘（110 mm×110 mm×10 mm）。W型钢带（5 200 mm×220 mm×3 mm）及金属网护表。

两排锚杆间布置一排Φ 17.8-1×7-5 300 mm锚索，排距2 000 mm、间距1 300 mm，垂直顶板布置，托盘为220 mm×200 mm×12 mm 异型托盘（与JW钢带配套），锚索悬吊JW钢带（4 400 mm×330 mm×6 mm）、金属网（80 mm×80 mm）。

两腮布置Φ 17.8-1×7-4 300 mm 角锚索并与顶锚索同排布置，与水平成45°夹角，排距2 000 mm，角锚索吊300 mm 短节11#矿用工字钢。具体支护设计见图5、图6。

图5 煤柱影响区域支护

图6 煤柱影响区域顶板支护平面

4.2 两帮支护

锚杆为Φ 18 mm×1 800 mm 螺纹钢锚杆，排距1 000 mm、间距900 mm，采用110 mm×110×10 mm的平形托盘。距顶板300 mm、底板400 mm 各打1根锚杆，锚杆均外插15°。中间锚杆、锚索交替布置2排，锚索规格为Φ 17.8 mm-1×7-4 300 mm，托盘为250 mm×250 mm×16 mm 的钢托盘。锚杆配W型钢护板（450 mm×220 mm×3 mm）及金属网（菱形80 mm×80 mm）护表。具体支护设计见图7。

图7 煤柱影响区域两帮支护剖面

5 支护效果分析

在巷道掘进过煤柱期间，通过对巷道表层位移变化情况进行实时监测，来了解围岩控制情况。具体监测位置选择在巷道掘进672～805 m过19#煤4807 采空区煤柱时，其围岩变形监测结果见图8。

图8 围岩变形监测结果

从图8得知，支护后10 d后围岩变形趋于稳定，最终顶底板、巷帮变形量分别只有31 mm、27 mm。监测结果表明，围岩控制效果良好，可满足8208 综放工作面高效回采需要。

6 结语

2805 巷掘进过程中面临的主要问题是上覆19#煤层采空区内遗留有大量的护巷煤柱，在护巷煤柱影响下巷道围岩出现一定程度应力集中，从而增加围岩控制难度；采用工程类比对在采空区下、煤柱下的2805 巷围岩支护方案进行专门设计；现场实践表明，顶底板、巷帮变形量均控制在安全范围内，为巷道掘进安全以及8208 综放工作面高效创造了良好条件。