综采工作面回采巷道维护技术研究

郝鹏鹏

（山西汾西正佳煤业有限责任公司，山西 临汾 041300）

引言

巷道是煤炭开采、运输、通风及行人等的通道，回采巷道受到邻近采面采空区侧向应力、本工作面超前支承压力等影响容易出现较大变形，从而给巷道的正常使用带来一定影响[1-2]。现阶段众多学者对回采巷道维护技术展开研究，并提出使用深孔预裂爆破切顶等方式切断邻近采空区应力传递路径，从而降低巷道围岩变形量；通过缩小锚网索布置间距增强支护强度；采用超前支架支护巷道；通过注浆加固提高围岩强度等[3-5]。上述成果为巷道维护工作开展提供了宝贵经验借鉴。山西某矿11207工作面运输巷受到邻近的11205采空区顶板垮落影响，巷道围岩变形严重，其中顶板、煤柱帮变形量分别达到650 mm、710 mm，巷道已无法满足后续使用需要。为此，矿井提出综合措施对回采巷道进行维护，现场取得较好应用效果。

1 工程概况

11207综采工作面位于二采区西侧，东部为已回采完毕的11205工作面采空区，西侧为实体煤，南侧为采区运输巷、轨道巷及集中回风巷，北侧为DF 201断层保护煤柱。采面回采的11号煤层赋存相对稳定，位于一单斜构造背面，煤层倾角均值8°。11号煤层顶底板岩性以泥岩、炭质泥岩及粉砂岩为主。

11207工作面设计走向、倾向距离分别为1960m、220 m，其中运输巷、回风巷长度均为2 200 m。回采巷道设计断面均为矩形（净断面积为22 m2，巷宽、高分别为5.5 m、4.0 m），使用锚网索+梯子量支护方式。11207工作面运输巷与邻近的11205工作面采空区间留宽度为30 m的护巷煤柱。受到本工作面采动动压及邻近11205工作面采空区侧向支撑压力等综合影响，11207运输巷围岩变形严重，从而在一定程度上制约了采面回采效率。

2 回采巷道维护技术及维护效果

2.1 维护技术

2.1.1 锚索补强加固

根据研究分析及11207运输巷围岩变形特点，巷道出现较大变形的主要原因是应力集中、围岩本身承载能力较低及巷道原有支护强度不足等。为确保11207运输巷断面满足生产需要，提出使用锚索对巷道顶板、巷帮进行加固。具体措施如下：

1）巷道顶板锚索加固措施：巷道顶板补强支护使用的锚索规格为Φ28.6 mm×8 300 mm，并按照间排距2 000 mm×2 000 mm布置，施工完成的锚索拉拔力在375 kN以上。每根锚索配套使用的钢托盘规格为300 mm×300 mm×20 mm。通过托盘将金属网紧压至顶板上。

2）巷帮锚索加固措施：巷帮使用“锚索+输送带+金属网”方式进行补强，具体如图1所示。巷帮补强支护使用的金属网规格为2 000 mm×5 500 mm、网孔大小为50 mm×50 mm；巷帮布置的输送带（规格2 500 mm×800 mm）竖向布置，每个输送带使用两根锚索（规格Φ22mm×5000mm），按照间排距1800mm×2 000 mm固定。使用锚索将输送带紧靠到巷帮上，从而避免巷帮在应力作用下出现较大变形。

图1 巷帮锚索补强加固示意图（单位：mm）

2.1.2 工字钢+单体补强加固

在超前采面40 m范围内，使用工字钢+单体对运输巷顶板进行补强加固。顶板布置的工字钢按照间距1.0 m布置，工字钢长度根据现场情况确定，一个工字钢通过两根单体支撑。为避免单体下部进入巷道底板内，需在单体下穿铁鞋。具体使用的单体支柱型号为DW40-250/110X，支护形式如图2所示。

图2 工字钢+单体补强加固示意图

2.1.3 超前注浆加固

运输巷在工作面采动压力及邻近采空区侧向应力等作用下围岩较为破碎，为此在对巷道进行锚网索加固、架棚加固后，可通过注浆方式提高巷道整体强度及稳定性，从而降低后续围岩变形量。为减少注浆加固后巷道变形量，提高注浆加固效果，注浆时在距离采面迎头50 m以内进行。为了降低注浆耗时及难度，本次注浆选用化学浆液，布置的注浆孔间距为3 m、孔深为3 m，单孔注浆量控制在10～50 kg，注浆点选择在巷道的顶板及两肩位置。注浆加固后巷道围岩强度得以明显提升。

2.1.4 超前拉架

在对运输巷进行补强加固后，工作面拉架耗时长、拉架过程中掉落的煤矸石等影响行人正常通行及通风等，成为制约采面高效回采的另外一个重要因素。为了提高工作面推进速度，在巷道围岩条件相对较好区域，可使用超前拉架方式提高拉架效率。11207综采工作面推进速度平均为8.0 m/d，超前拉架距离为8.0 m。拉架完成后及时使用工字钢+单体组成架棚对围岩进行控制，可降低顶板下沉量。

2.2 维护效果

在11207运输巷内使用锚索补强加固、单体+工字钢支护及超前注浆等方式对巷道围岩进行维护后，巷道围岩支护强度得以明显提升。巷道顶板、巷帮变形量均控制在150 mm以内，不会给巷道正常使用带来威胁。同时在条件相对较好区域内，通过超前拉架，使得工作面回采及推进效率有所提升。

3 结论

确保回采巷道围岩稳定是工作面煤炭安全、高效回采的基础。11207运输巷受围岩自身承载能力不足、围岩应力集中及本身支护参数不合理等因素综合作用下出现较大变形，其中顶板、巷帮最大变形量分别达到650 mm、710 mm，巷道已无法满足后续使用需要。为此，通过锚索对运输巷顶板、巷帮进行补强加固，使用单体+工字钢组成架棚进行二次补强，使用化学注浆方式提高围岩稳定性及承载能力。

经现场应用后，11207运输巷围岩变形量得到较好控制，其中顶板、巷帮变形量均控制在150 mm以内，围岩变形量不会给巷道正常使用带来影响。通过对回采巷道进行针对性维护，可为工作面安全、高效回采创造良好条件。