木瓜煤矿近距离煤层巷道围岩控制技术应用

李 南

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司，山西 方山 033100）

1 概况

霍州煤电木瓜煤矿目前主采10#煤层，产状整体为单斜，煤岩层走向NE30°，倾向NW46°，煤层倾角2°～14°，平均7°，煤层平均厚2.8 m，与9#煤层间距为0.6～8.5 m，平均间距仅为3.2 m。10#煤层上覆岩层依次为均厚4.1 m的泥岩、均厚为1.3 m的中粒砂岩以及9#煤层；底板岩层依次为均厚为5.7 m的泥岩和均厚13.4 m的砂质泥岩。10#煤层顶底板情况见表1。

表1 10#煤层顶底板情况

2 近距离煤层回采巷道支护设计

选择木瓜煤矿10-102工作面为试验工程面，根据10#煤层赋存情况及相邻工作面支护效果，提出采用锚杆（索）+金属网联合架棚支护的联合支护方案进行支护[1-2]。由于10#煤层距离上方9#煤层间距为0.9～8.5 m，根据不同间距需制定不同的支护方案。

（1）与9#煤间距小于1 m时

因与9#煤层间距太小，为增加支护刚度，在10-102回采巷道架设11#工字钢棚，棚距设计0.6 m，同时铺设水泥背板增加支护强度与刚度[3-5]。巷帮采用锚网梁支护，锚杆选用Ф18 mm×2000 mm的高强锚杆，间排距为1000 mm×1000 mm，支护方案如图1。

图1 煤层间距小于1 m时巷道支护形式（mm）

（2）与9#煤间距为1～3 m时

如图2所示，巷道顶板采用锚杆+金属网+钢带+11#工字钢棚的联合支护方案，顶板布置选用Ф18 mm×1000 mm的高强锚杆，间排距为900 mm×800 mm，并搭设11#工字钢棚。巷帮采用锚网梁支护，锚杆选用Ф18 mm×2000 mm的高强锚杆，间排距为1000 mm×1000 mm。

图2 煤层间距1～3 m时巷道支护形式（mm）

（3）与9#煤间距大于3 m时

如图3所示，巷道顶板采用锚杆（索）+金属网+钢带+11#工字钢棚的联合支护方案，顶板布置选用Ф18 mm×2000 mm的高强锚杆，间排距为900 mm×800 mm。巷帮布置Ф18 mm×2000 mm的高强锚杆，间排距为1000 mm×1000 mm，同时用11#工字钢搭设棚子，棚距1000 mm。

图3 煤层间距大于3 m时巷道支护形式（mm）

3 工业性试验

在10-102工作面回采巷道进行工业性试验，10-102回风巷距离开切眼100 m及200 m位置布置两个综合监测站，对巷道顶板下沉量、两帮移近量进行实时监测。采用三角布点法对巷道顶板岩层下沉量及两帮移近量进行现场监测，分别在测站1及测站2顶板1/2位置布置测点1，在顶板1/4位置布置测点2及测点3，同时在测站1及测站2巷帮1/2位置布置测点A，在顶板1/4位置布置测点B及测点C。现场监测曲线如图4。

图4 巷道围岩变形量监测曲线

如图4所示，当监测点距离工作面80 m范围以外时，巷帮变形量较小，随着工作面的推进，监测点距离工作面越来越近，巷道围岩变形量也越来越大；当监测点在工作面30 m范围内时，巷道围岩变形速度明显增大。其中测站1顶板下沉量三个监测点最大值分别为111.4 mm、274.5 mm及143.7 mm，两帮移近量三个监测点最大值分别为204.0 mm、268.5 mm及63.5 mm。测站2顶板下沉量三个监测点最大值分别为108.3 mm、332.8 mm及165.3 mm，两帮移近量三个监测点最大值分别为75.0 mm、286.5 mm及171.0 mm。总体来看，巷道围岩稳定性较好，变形量不大，可以满足安全生产需求。

10-102工作面共布置142架液压支架，分别在3#、39#、81#和135#液压支架安装压力监测仪，用于监测工作面回采过程中液压支架工作阻力变化情况，监测曲线如图5。

图5 液压支架工作阻力监测曲线

如图5所示，液压支架工作阻力变化情况基本相似，由于工作面上覆顶板岩层厚度小，且9#煤层已回采完毕，因此10-102工作面在回采过程中，工作面整体来压显现并不明显，液压支架工作阻力基本在25～35 MPa间波动，工作面液压支架整体工作状态稳定，满足安全生产需求。

4 结论

由于9#煤层及10#煤层平均间距为3.2 m，间距最小处仅为0.6 m，10#煤层在回采过程中，如支护不当，极易导致巷道围岩失稳，并引发安全事故。通过理论分析、工程类比等方法，以煤层间距变化为依据，提出三种支护方案，经过在10-102工作面的现场试验，监测数据显示巷道围岩整体变形量不大，围岩并未出现失稳情况，工作面回采过程中，液压支架工作状态良好，满足安全生产需求。