干河煤矿2-1261巷超前采动影响围岩控制技术应用

赵 明

（山西霍宝干河煤矿有限公司，山西 洪洞 041600）

我国一直在煤炭资源的依赖方面远大于其他能源，虽然，国家大力提倡能源结构转型，但在我国能源消费结构中，煤炭依然占据着半壁江山[1-2]。受赋存影响，我国煤炭多以地下井工开采为主，需要掘进大量的地下巷道。有关数据显示，我国每年需要掘进的煤矿地下巷道已超过了2万km，其中受到采动影响下的巷道站70%～80%。巷道受采动影响后，围岩应力条件恶化，矿压显现严重，巷道易出现明显变形，因此采动影响巷道围岩控制相对困难[3-4]。研究表明，工作面超前采动影响下巷道变形量可达到巷道掘进期间的5～10倍，因此，工作面超前采动影响范围内巷道的稳定控制，直接影响到工作面的正常推进[5-6]。以干河煤矿2-1261巷受超前采动影响为工程背景，提出适用于干河煤矿2-1261巷的超前采动影响围岩控制技术，为干河煤矿以及其他类似地质条件工作面回采巷道支护技术提供借鉴。

1 工程概况

2-1261巷为2-126工作面回风巷，属+80 m水平一采区工作面回采巷道。工作面埋深415～430 m，西部为2-112采空区，南部为2-118C采空区，其余方向为实煤体。工作面开采2#煤层，煤层平均厚度3.75 m，平均倾角9°，普氏系数1.5。工作面基本顶为中粒砂岩（K8），4.8 m，裂隙不甚发育；直接顶为细粒砂岩，2.45 m，裂隙不发育，岩芯较完整；直接底为炭质泥岩，2.9 m，易破碎，相对硬度中等，性脆；基本底为中粒砂岩（K7），3.1 m，裂隙发育中等。2-1261巷为矩形断面，巷道掘进宽度5.0 m，掘进高度3.7 m。

2 超前采动影响围岩控制技术

2-1261巷受超前采动影响下，围岩应力条件恶化，矿压显现严重，易出现大变形现象。为保证2-1261巷在回采服务期内的稳定控制，根据2-1261巷实际生产地质条件，以锚网索作为基础支护，在工作面超前采动影响范围内采用临时加强支护，提高支护结构的抗灾能力。

（1）锚网索联合永久支护技术与参数

2-1261巷采用锚网（杆）+锚索+锚梁联合支护作为永久支护结构。顶部每排7根规格为Φ22 mm×2500 mm高强螺纹钢锚杆，帮部每排为5根Φ22 mm×2500 mm高强螺纹钢锚杆，间排距均为800 mm×800 mm，顶板锚杆配合7孔4.8 m锚梁支护；顶锚索为“三·三”布置，采用Φ21.6 mm×8200 mm钢绞线制作，间排距为1600 mm×2400 mm；金属网选用菱形网，顶网规格为5600 mm×1000 mm，帮网规格为3200 mm×1000 mm。锚杆锚固力设计100 kN，预紧扭矩设计280 N·m，锚索锚固力设计150 kN，张拉预紧力设计40 MPa。如图1。

图1 巷道永久支护断面图（mm）

（2）超前采动临时加强支护技术与参数

2-1261巷超前工作面20 m范围内采用临时加强支护。从工作面煤壁起向外5 m区段范围内采用“一梁三柱”架棚支护，5～20 m区段范围内采用“一梁两柱”架棚支护，选用DW-38（42）型单体液压支柱，梁选用4.2 m长π梁，棚距0.8 m，煤柱侧支设一排，煤壁侧支设一排，分别距两帮0.5 m支设，巷中支设一排，距转载机0.3 m支设。如图2。

图2 超前采动临时加强支护图

3 围岩控制效果分析

2-1261巷超前采动影响围岩控制技术应用于试验巷道，监测了巷道掘进时期以及巷道受超前采动影响时期的围岩变形。图3和图4分别为巷道掘进期间以及超前采动影响范围内的巷道围岩移近曲线。

由图3可知，2-1261巷掘巷大约3个月（85～90 d）后，巷道围岩变形趋于稳定。成巷变形初期（0～40 d），巷道变形速度较快，顶底板最大移近速度约为2.5 mm/d，两帮最大移近速度约2.0 mm/d，之后，巷道围岩移近速度明显减缓；成巷变形中期（40～85 d），顶底板及两帮最大移近速度逐渐降低至1.0 mm/d以下；成巷稳定后期（85～90 d）后，围岩移近速度趋于0 mm/d，围岩逐渐稳定。此时，顶底板移近量158 mm，两帮最大移近量约98 mm。

图3 巷道掘进期间围岩移近曲线

由图4可知，受工作面超前采动影响，巷道出现较大的变形。超前工作面40 m时，2-1261巷出现变形，此时顶底板及两帮围岩移近速度相对较小，随着工作面的不断推进，巷道围岩移近速度不断增加；超前工作面40～20 m期间，顶底板和两帮移近为51 mm、37 mm；超前工作面20 m后，随着工作面的不断推进，巷道围岩移近速度快速增加，巷道移近量显著加大；超前工作面20～10 m期间，顶底板和两帮移近为171 mm、135 mm，该阶段巷道处于锚网索以及超前采动临时加强支护共同作用下，围岩移近速度及移近量均在可控范围内；超前工作面10 m后，巷道围岩移近量进一步加大，移近速度则趋于平稳。在工作面超前采动影响范围内，2-1261巷顶底板及两帮累计移近量为357 mm、302 mm。

图4 超前采动影响范围内巷道围岩移近曲线

综上所述， 2-1261巷采用了超前采动影响围岩控制技术，巷道掘进3个月（85～90 d）后，巷道围岩变形趋于稳定，顶底板及两帮累计移近量分别为158 mm、98 mm。在工作面超前采动时期，超前工作面40 m时巷道出现变形，采动影响范围内，顶底板及两帮累计移近量为357 mm、302 mm。巷道掘进期间以及工作面超前采动影响期间巷道变形均在可控范围内，表明了超前采动影响围岩控制技术的合理性和可靠性。

4 结论

巷道受采动影响后，围岩应力条件恶化，矿压显现严重，巷道易出现明显变形情况。 2-1261巷以锚网索作为基础支护，在工作面超前采动影响范围内采用临时加强支护。巷道掘进期间顶底板及两帮累计移近量分别为158 mm、98 mm，超前采动影响时期巷道顶底板及两帮累计移近量为357 mm、302 mm，巷道变形均在可控范围内。