近距离采空区下综采巷道分区支护技术

孟德方

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司，山西 方山 03300）

1 工程背景

木瓜矿属于霍州煤电集团，开采井田位于山西吕梁。地质资料显示，木瓜矿某工作面开采10#煤层，上覆距离2.0～10.0 m 为9#煤层采空区，煤层厚度为2.95 m；直接顶为泥岩，厚度1.2 m；基本顶为砂质泥岩，厚度1.4 m；直接底为泥岩（黑色），厚度0.8 m；基本底为泥岩（灰白色），厚度2.84 m。受上煤层（9#煤层）采动影响，10#煤层顶板完整性较差。工作面采用综合机械化方法采煤，回采巷道设计采用锚网索支护，顶锚杆直径20 mm、长2.5 m；帮锚杆直径16 mm、长1.6 m；顶帮锚杆间距0.88 m，排距1.0 m，锚杆托盘为130 mm×8 mm×10 mm钢托盘；顶锚索加强支护，直径18.9 mm、长6.2 m、间距2.0 m、排距3.0 m，图1为巷道原支护断面图。由于9#煤层和10#煤层层间距是变化的，不同层间距下综采巷道的顶板岩层受到的采动影响程度不一，其稳定性具有差异性。同时，现场考察邻近工作面巷道采用该支护方案，层间距较小的区域，巷道变形破坏严重，局部存在冒顶现象，最大底鼓量超过1.5 m；而层间距较大的区域巷道变形量在可控范围内，表明采用单一的支护方式对于该类巷道具有一定的局限性，需分析不同区域综采巷道围岩的稳定性，据此确定相关的支护技术和参数。

图1 巷道原支护断面

2 综采巷道围岩稳定性分析与分区域支护技术

由于9#煤层和10#煤层层间距较小，上煤层开采导致下煤层顶板出现结构性改变，顶板岩层出现大量裂隙，完整性极差，甚至存在破碎矸石状，根据现场反馈，试验巷道顶板有岩层大致可分为4 类，包括松散状态顶板、破碎状态顶板、裂隙发育状态顶板、正常顶板。

1）松散状态顶板是指煤层间距较小（2.0 m），受采动超前应力影响，顶板岩层极为破碎，类似冒落矸石状态，工作面回采时，支架无法实现有效接顶，影响正常回采工作，现场施工发现由于顶板岩层破碎严重，锚索无法有效锚固在稳定顶板岩层。因此，该类巷道掘进时应制造人工假顶，辅助棚式和锚网支护。棚式支护采用11#矿用工字钢支护，棚距0.7 m，顶锚杆直径20 mm、长2.0 m；帮锚杆直径16 mm、长1.6 m，间距0.7 m，排距0.7 m；顶锚杆配1 支CK2340、1 支Z2360 树脂锚固剂，预紧扭矩不低于260 N·m，帮锚杆配1 支Z2360 树脂锚固剂，预紧扭矩不低于200 N·m；顶帮锚杆均配130 mm×8 mm×22.5 mm 碟形垫片；顶帮围岩表面均铺设由12#铁丝编制而成菱形金属网，金属网规格分别为5.2 m×1.2 m、3.3 m×1.2 m，搭接长度不低于0.1 m，支护参数见图2。

图2 松散状态顶板巷道支护断面

2）破碎状态顶板是指煤层间距处于2.0～4.0 m范围内，顶板岩层具备一定的成型结构。该类巷道掘进采用单体铰接顶梁+锚网支护。单体采用DN28-250/90 内注式单体液压支柱，铰接顶梁采用π型梁，一梁三柱，柱距1.0 m，π型梁长4.9 m；单体初撑力不小于18 MPa，锚杆和金属网参数参照松散状态顶板巷道支护确定，支护参数见图3。

图3 破碎状态顶板巷道支护断面

3）裂隙发育状态顶板是指煤层间距处于4.0～7.0 m 范围内，顶板岩层相对完整，但受上覆采动影响存在明显裂隙发育状况。该类巷道掘进采用锚网索加强支护（顶帮锚杆规格与原支护相同，间排距减小）即可。锚杆间排距由0.88 m 和1.0 m，缩减至间距0.7 m，排距0.8 m；锚索间排距由2.0 m和3.0 m，缩减至间距1.4 m，排距1.6 m，由每排2 根增加至3 根；金属网参数参照松散状态顶板巷道支护确定，锚索配套4 支树脂锚固剂（2 支CK2340、2 支Z2360）；同时配套规格300 mm×300 mm×16 mm 的锚索钢板托盘，预紧力应不低于35 MPa，支护参数见图4。

图4 裂隙发育状态顶板巷道支护断面

4）正常顶板是指煤层间距大于7.0 m，顶板岩层受采动影响较小，岩层结构完整的顶板。该类巷道掘进采用原锚网索支护技术和参数即可，具体支护参数见图1。

3 综采巷道变形破坏特征实测分析

采用提出的分区域支护技术和参数应用于试验巷道，在工作面正常回采期间监测了巷道围岩变形，工作面回采期间超前20～40 m 范围内巷道开始出现变形现象。其中，松散状态顶板区域巷道变形量最大，顶底变形约320 mm，两帮变形约215 mm；破碎状态顶板区域变形量次之，顶底变形约253 mm，两帮变形约177 mm；裂隙发育状态顶板区域顶底变形约202 mm，两帮变形约134 mm；正常顶板区域巷道变形量最小，顶底变形约135 mm，两帮变形约98 mm。试验巷道服务期内的围岩变形均在允许范围内，表明采用设计的分区域支护技术和参数有效控制了木瓜矿近距离采空区下综采巷道围岩变形，实现了工作面的安全高效回采。

4 结语

分析了近距离下煤层综采巷道围岩稳定性，根据上下煤层不同间距对下煤层巷道顶板岩层采动影响程度，将回采巷道顶板划分为松散状态顶板、破碎状态顶板、裂隙发育状态顶板、正常顶板等4 类；并提出了不同区域支护技术和参数，同时现场实测了综采面回采期间试验巷道变形破坏状况。根据巷道变形情况，将巷道划分为采动缓慢变形区域、采动快速变形区域、采动强烈变形区域3 个区域。矿压观测结果表明采用设计的分区域支护技术实现了木瓜矿近距离采空区下综采巷道围岩的稳定控制。