哈密大南湖五号井首采工作面巷道支护设计研究

缪 永

（徐州矿务集团有限公司哈密能源公司，新疆 哈密 839122）

1801首采工作面位于一盘区，+279m水平，地面标高+482～+496m,工作面标高+225～+296m,切眼北侧为F1、F2断层，南侧为一煤组三条大巷，西侧为二盘区正在掘进的1802工作面，东侧为一盘区设计的1803工作面。煤岩类型暗淡型煤及半暗型煤，牌号长焰煤。颜色均呈黑～褐黑色。煤层松散易风化，呈粉末状，煤层硬度f=2～3，呈块状，具均一状及条带状结构，煤层光泽暗淡，多呈弱沥青光泽～沥青光泽，条痕褐黑色，具贝壳状及平坦状断口，裂隙及节理发育。

1 工作面概况及支护方式

1.1 基本状况

工作面走向长1292～1362m，平均1327m,倾向长200m,面积265400m²；老顶为细砂岩砂砾岩，厚度12～36m，石英长石，含砂不均，中夹一层泥岩及薄煤（17煤），无伪顶；直接顶为砂质泥岩，厚度1.2～2.8m，石英长石，平均2m；含砂不均，水平层理具滑面，泥质胶结，遇水软化。直接底为泥岩，厚度6.0～7.0 m，泥质胶结，遇水软化，为19煤顶板。

从掘进揭露情况看，煤层厚度变化较大，两极厚度为0.5～3.2m，平均厚度2.9m，含有夹矸，夹矸厚0.1～0.2m；煤层倾角1°～9°，平均倾角4°。

1.2 两道支护

巷道为矩形断面，宽×高：4500mm×2500mm，加设架棚处为梯形断面。

1.2.1 顶板支护

每排打设Φ20、L=2200mm、HRB335螺纹钢锚杆6根，锚杆排距为800mm，间距为850mm。顶角锚杆距帮225mm，顶角锚杆向两帮倾斜15°角打设。树脂药卷全长锚固，每根锚杆采用CK2350一支、Z2350型药卷一支，锚固长度1.0m。铺设金属网和钢筋梯子梁，钢筋梯子梁采用直径12mm的圆钢焊接，顶板和两帮铺设Φ6钢筋网，网格规格100mm×100mm，搭接量不小于100mm。

锚索加强支护为每1.6m布置2或3根Φ18.9mm的小孔径预应力锚索（布置方式3-2-3），锚索孔深度为6.5m，锚索长度为6.8m，每根锚索采用的树脂药卷型号为CK2350两支，Z2350两支，锚固长度2.0m，每根锚索配套使用一块规格为300mm×300mm×16mm碟型锚索托板一块，锁具一套。

1.2.2 两帮支护

每帮打设3根Φ20、L2200mm、HRB335螺纹钢锚杆，锚杆间距为900mm，排距为800mm。树脂药卷端头锚固，每根锚杆采用CK2350型药卷一支，铺设金属网，采用120mm×120mm×10mm的锚杆托板。锚杆、锚索支护断面图如图1所示。

图1 锚杆、锚索支护断面图

1.2.3 架棚支护

每隔10m架一组棚（每组棚3架），架棚支护起辅助支护的作用。架棚支护示意见图2。

图2 架棚支护

1801运输顺槽施工至800m处时，根据研究人员井下实地观测并做钻孔窥视的结果，决定将巷道原架棚喷浆支护形式改为锚杆、锚索、架棚、喷浆联合支护的形式，将锚杆、锚索作为主要的支护形式，每隔10m架一组棚（每组棚3架），架棚支护起辅助支护的作用。

2 观测方案

2.1 综合测站布置位置

在1801运输顺槽900m、1000m、1100m、1200m、1270m（淋水较大）处各设一个综合观测测站。每个测站布置测力锚杆，锚杆、锚索测力计，巷道表面位移测站，顶板离层仪。测站布置如图3所示。

图3 测站布置图

2.2 综合测站观测方案

2.2.1 测力锚杆

每个测站安装5根测力锚杆，顶板3根，俩帮各一根。树脂药卷全长锚固，每根锚杆采用CK2350两支、Z2350型药卷两支，锚固长度2.0m。测力锚杆布置如图4所示。

图4 测力锚杆布置图

2.2.2 锚杆、锚索测力计

每个测站安装3个锚杆测力计和3个锚索测力计。顶板锚杆安装16吨锚杆测力计，俩帮锚杆使用10吨锚杆测力计。巷道中央锚索使用40吨锚索液压枕，俩侧锚索使用25吨锚索液压枕。测力计布置如图5所示。

图5 测力计布置图

2.2.3 观测要求

距切眼（回采工作面）100m范围内的测站每2天记录一次数据，100m以外的每星期记录一次数据。

3 矿压观测数据分析

3.1 表面位移测站

巷道围岩变形量如图6所示。由图6可以看出，测站范围内回采前巷道两帮基本没有变形量。1270m测站处顶底板移近量，自7月底至回采前由30mm变化到65mm左右，总共增加35mm，总体变化幅度不大；1200m测站处顶底板移近量，自7月底至回采前由10mm变化到30mm左右，总共增加20mm，总体变化幅度也不大；1100m测站处顶底板移近量，自7月底至回采前由0变化到15mm，总共增加15mm，总体变化幅度也不大；1000m测站处顶底板基本没有变形量；900m测站处顶底板移近量保持在10mm左右没有变化。而且，从切眼往巷道外，顶底板移近量也是逐渐缩小。

图6 巷道围岩变形量

3.2 顶板离层仪测站

顶板离层量如图7所示。可知，回采前各测站的顶板离层稳定，未出现变化。1270m测站处顶板离层稳定在3mm左右，1200m测站处顶板离层稳定在11mm左右，1100m测站处顶板离层稳定在5mm左右，1000m测站处顶板离层稳定在2mm左右，900m测站处顶板离层稳定在30mm左右。五个测站的顶板离层量基本稳定，且变化不大。

图7 顶板离层量

3.3 锚杆、锚索测力计测站

巷道围岩应力变化如图8所示。由图8可知，回采前巷道围岩应力先是有着明显的变化，一段时间后逐渐稳定，直至回采前都基本稳定。

图8 巷道围岩应力变化

3.4 测力锚杆测站

回采前1270m测力锚杆测站测力锚杆读数如下：顶板和两帮的测力锚杆读数基本没有变化，1270m附近巷道内部2m范围内的围岩活动并不明显。1270m顶板和煤帮测力锚杆测力锚杆读数基本没有变化，煤柱帮测力锚杆读数中间几次都有一定的变化，范围为0～300 mm，说明回采前1270m附近煤柱帮内部2m范围内围岩有一定的活动量，回采时需要继续加强观测。

回采前1200m测力锚杆测站测力锚杆读数如下：顶板和煤帮的测力锚杆读数基本没有变化，1200m附近巷道顶板和煤帮内部2m范围内的围岩活动并不明显；煤柱帮测力锚杆读数近几次都有明显的变化，说明回采前1200m附近煤柱帮内部2m范围内围岩有一定的活动量，回采时需要继续加强观测。

4 结语

采用锚杆、锚索、喷浆以及架棚辅助联合支护方式对工作面巷道支护，根据测站示数结果分析，回采前巷道两帮基本没有变形量，顶底板移近量总体变化幅度不大，而且，从切眼往巷道外，顶底板移近量也是逐渐缩小。回采前巷道围岩应力先是有着明显的变化，一段时间后逐渐稳定，直至回采前都基本稳定。回采前煤柱帮内部小范围内围岩有一定的活动量。采用这种支护方式，达到了控制巷道围岩大变形的目的，保证了工作面回采的安全。