11-104回风顺槽分区域差异性联合支护技术应用

李建平

（山西焦煤集团介休正益煤业有限公司，山西 介休 032099）

我国煤矿以井工开采为主，需要掘进大量的地下巷道，巷道围岩的稳定控制直接关系到矿井的正常安全开采。国内针对地下巷道围岩控制方面的研究成果很多，形成了诸如悬吊、压缩梁、组合拱、围岩强度强化等理论假说；又形成了包括锚杆、锚索、工字钢棚、U型钢棚以及钢管混凝土棚等众多支护技术。其中以锚杆（索）为主的主动支护技术具有施工速度快、围岩控制效果好、成本相对较低等优点，目前已广泛应用于我国大中小矿井［1-6］。由于地下巷道地质条件复杂多变，单一的支护技术或手段不能满足现场支护需求。本文以正益煤矿围岩条件复杂的11-104回风顺槽为工程背景，提出分区域差异性联合支护技术，并进行现场应用。

1 工程概况

正益煤矿11-104 工作面位于船窟村以南、苗沟以西。工作面开采11#煤层，东邻实体煤，南邻西轨道大巷，西邻西翼回风下山，北邻F17正断层（落差10.6 m）。11-104 工作面上覆9#煤层采空区，法线间距15～16.71 m，平均15.86 m。煤层呈单斜构造，西东走向，倾角14°～24°，平均18°。11#煤层厚度1.5～2.7 m，平均2.5 m，结构中等，一般含1～2 层夹矸，为稳定的全区可采煤层。

11#煤层直接顶为灰色泥岩，厚度2.55 m，较稳定；基本顶为板为砂质泥岩，厚度1.27 m，该层层位稳定，粉砂结构，块状构造；直接底板为灰岩，该层层位稳定，厚度0.3 m。

地质资料显示，正益煤矿11-104回风顺槽预计揭露6 条正断层，落差为0.9～10.6 m，其中F17正断层（落差10.6 m）对采、掘作业均会造成较大的影响，其它5 条断层影响较小。

2 分区域差异性联合支护技术

正益煤矿11-104回风顺槽设计矩形断面，掘进宽度3.0 m，掘进高度2.6 m，沿11#煤层顶板掘进。巷道位于9#煤层采空区下方，平均法线间距15.86 m，处于采动卸压范围，其围岩应力环境较好。但是掘进过程中要揭露F17正断层，将导致部分区域巷道围岩破碎严重，巷道维护相对困难。基于此，针对性提出适应正益煤矿11-104回风顺槽的分区域差异性联合支护技术。

2.1 正常区域巷道锚网索联合支护技术

正常区域巷道采用锚网索联合支护技术。锚杆采用左旋无纵筋高强锚杆，同时配套球形垫圈、蝶形托盘等支护组件。顶板采用锚索加强支护，同时配套专用锁具、蝶形托盘等支护组件；金属网采用铁丝编制而成的菱形网；锚杆采用圆钢焊接的钢筋梯子梁成排连接，锚索采用W钢带成排连接。具体支护参数见表1，巷道支护断面见图1。

表1 锚网索联合支护参数

图1 正常区域巷道支护断面

2.2 破碎区域巷道锚网索注联合支护技术

破碎区域巷道采用锚网索注联合支护技术，具体支护参数如下，巷道支护断面见图2。

图2 破碎区域巷道支护断面

（1）注浆参数：采用硅酸盐水泥对破碎围岩进行注浆强化，水灰比设计1∶1.5，顶、帮注浆孔长度设计3.0 m、直径设计42 mm，注浆管长度设计2.5 m、管径设计25 mm，间排距设计1 400 mm×1 400 mm。

（2）锚网索支护参数：锚杆、锚索、金属网、钢筋梯子梁及配套的锚固剂等构件规格同正常区域一致，锚杆间排距设计为700 mm×700 mm，锚索间排距设计为1 200 mm×1 400 mm。

3 巷道围岩控制效果

图3、图4 分别给出了正常区域和破碎区域的围岩变形曲线，表2 给出了巷道变形监测结果汇总表。由图表可知，巷道正常区域和围岩破碎区域巷道变形至稳定时间分别为85 d、110 d，围岩破碎区域稳定时间增加29.4%。该时间段内，正常区域巷道顶底板、两帮相对变形量分别为81 mm、58 mm，相对变形速度分别为0.95 mm/d、0.68 mm/d，破碎区域巷道顶底板、两帮相对变形量约124 mm、87 mm，相对变形速度分别为1.15 mm/d、0.81 mm/d。破碎区域的围岩维护相对困难，其稳定时间和围岩变形量均较大，但整体看，试验巷道从开始掘进到变形稳定期间，其整体变形和变形速度均在可控范围内，证明了正益煤矿11-104回风顺槽分区域差异性联合支护技术和参数的合理性和可靠性。

图3 正常区域巷道围岩变形曲线

图4 破碎区域巷道围岩变形曲线

表2 巷道变形监测结果汇总

4 结论

1）正益煤矿11-104回风顺槽围岩条件复杂，单一支护形式具有一定的局限性，为此，提出11-104回风顺槽分区域差异性联合支护技术。

2）技术应用后监测了巷道围岩变形情况，巷道正常区域和围岩破碎区域巷道变形至稳定时间分别为85 d、110 d，围岩破碎区域稳定时间增加29.4%，该阶段内，正常区域巷道顶底板、两帮相对变形量分别为81 mm、58 mm，相对变形速度分别为0.95 mm/d、0.68 mm/d，破碎区域巷道顶底板、两帮相对变形量约124 mm、87 mm，相对变形速度分别为1.15 mm/d、0.81 mm/d，其整体变形和变形速度均在可控范围内。