西冯街煤业残煤复采巷道围岩分区域控制技术应用

李虎军

（山西阳城阳泰集团西冯街煤业有限公司，山西 晋城 048103）

我国曾存在着大量的小煤窑，对一些优质的煤炭资源开采过程中造成了大量资源浪费。随着国家政策调整，国家提倡将一些产能较低的矿井进行整合，大型化、集约化矿井逐渐成为主流，提倡对优质煤炭资源以及遗煤、残煤进行回收利用，推广各种技术手段提高煤炭采出率[1-5]。

本文研究提出残煤复采巷道围岩分区域控制原则，开发残煤复采巷道围岩分区域控制技术，为类似条件巷道掘进、支护提供借鉴。

1 工程背景

3402 工作面位于3#煤水平四盘区，工作面所在区域地面标高+595～ +676.4 m，井下标高+466～+473 m。工作面井下位于四盘区胶带巷左翼，东部为3403 采空区，南部为四盘区回风巷、四盘区胶带巷、四盘区轨道巷，西部为3401 采空区，北部为矿界保安煤柱。工作面伪顶为炭质泥岩，厚度为0.15 m；直接顶为泥岩，厚度1.15 m；基本顶为粉砂岩，厚度3.99 m；直接底为粉砂岩，厚度0.5 m；基本底为中细砂岩，厚度1.35 m。3402 工作面下分层沿3#煤层底板布置回采巷道进行回采。根据地质资料显示，3402 运输顺槽揭露0～714 m 范围顶板为采空压实区（上分层采高2.7 m），3402 运输顺槽揭露714～1044 m 范围顶板为原玉沟煤业老空区（房柱式老空区）。受采空区及老空区遗留煤柱的影响，巷道围岩控制难度较大，如图1。

图1 3402 运输顺槽采掘工程平面示意图（m）

2 残煤复采巷道围岩分区域控制技术

2.1 残煤复采巷道围岩分区域控制原则

残煤复采巷道受采空区及老空区遗留煤柱的影响，巷道围岩控制难度较大，需采用特殊的控制技术，特提出残煤复采巷道围岩分区域控制原则。

（1）巷道分区差异性控制原则。残煤复采巷道掘进过程中，受采空区及老空区遗留煤柱的影响，巷道围岩条件具有明显的差异性，因此可采用分区域控制技术进行差异性支护，可分为采空稳定区巷道支护、遗留煤柱影响区巷道支护。

（2）及时主动联合支护原则。由于巷道围岩多处于破碎状态，巷道掘进后及时采用高强度锚杆（索）等支护材料进行主动支护，同时采用工字钢等材料对巷道支护结构进行适时强化，实现联合支护，充分保障巷道支护强度，避免巷道严重变形。

（3）经济合理支护原则。在保证巷道围岩稳定的前提下，及时优化巷道支护参数，降低支护密度，提高巷道掘进成巷速度，降低掘进支护成本。

2.2 残煤复采巷道围岩分区域控制技术

基于3402 运输顺槽生产地质条件，结合残煤复采巷道围岩分区域控制原则，提出残煤复采巷道围岩分区域控制技术，巷道掘进宽度5.0 m，掘进高度3.2 m。

（1）采空稳定区巷道支护技术

3402 运输顺槽掘进0～714 m 范围顶板为上分层采空区，目前已通过铺设铁丝网形成了一定厚度的人工胶结伪顶。该区域设计采用采空稳定区巷道支护技术，具体采用工字钢棚+锚网联合支护，技术参数如下：

工字钢棚采用11#矿用工字钢架设，棚距700 mm；顶板锚杆采用直径20 mm、长度2000 mm 的高强锚杆，帮部锚杆采用直径16 mm、长度1600 mm 的螺纹钢锚杆，间排距均为700 mm；顶板锚杆配1 支型号K2335（内侧）、1 支型号Z2360（外侧）的树脂锚固剂，帮部锚杆配1 支型号Z2360 的树脂锚固剂；锚杆配套规格120 mm×120 mm×10 mm 的碟形垫片，预紧扭矩不低于200 N·m；巷道表面铺设菱形金属网（12#铁丝编制），规格5000 mm×900 mm、3000 mm×900 mm。具体支护参数及布置如图2。

图2 采空稳定区巷道支护断面图（mm）

（2）遗留煤柱影响区巷道支护技术

3402 运输顺槽掘进714～1044 m 范围为原玉沟煤业老空区，受采空区遗留煤柱影响，围岩控制难度较大。该区域采用遗留煤柱影响区巷道支护技术，具体采用单体支柱铰接顶梁+锚网联合支护，技术参数如下：

单体支柱采用型号DN28-250/100 的内注式支柱；顶梁采用π 型梁，长度4900 mm，一梁三柱，柱距700 mm；顶板锚杆采用直径20 mm、长度2200 mm 的高强锚杆，帮部锚杆采用直径18 mm、长度1800 mm 的螺纹钢锚杆，间排距均为700 mm；顶板锚杆配1 支型号K2335（内侧）、1支型号Z2360（外侧）的树脂锚固剂，帮部锚杆配1 支型号Z2360 的树脂锚固剂；锚杆配套规格120 mm×120 mm×10 mm 的碟形垫片，预紧扭矩不低于260 N·m；巷道表面铺设菱形金属网（12#铁丝编制），规格5000 mm×900 mm、3000 mm×900 mm。具体支护参数及布置如图3。

图3 遗留煤柱影响区巷道支护断面图（mm）

3 巷道围岩控制效果分析

将提出的残煤复采巷道围岩分区域控制技术和参数应用于3402 运输顺槽，在掘进及工作面回采期间监测了巷道变形情况。3402 运输顺槽掘进期间，采空稳定区域巷道顶板下沉81 mm，两帮移近124 mm；遗留煤柱影响区域顶板下沉102 mm，两帮移近151 mm。工作面回采期间，超前工作面60 m 范围内出现变形，超前工作面10 m范围内变形较剧烈，采空稳定区域巷道顶板累计下沉245 mm，两帮累计移近315 mm，遗留煤柱影响区域顶板累计下沉274 mm，两帮累计移近368 mm。巷道变形均在允许范围内，表明了残煤复采巷道围岩分区域控制技术和参数有效控制了围岩变形，实现了复采工作面的安全开采。

4 结论

受采空区及遗留煤柱的影响，残煤复采工作面回采巷道围岩控制难度较大，以3402 运输顺槽地质条件为工程背景，提出了残煤复采巷道围岩分区域控制原则，开发了残煤复采巷道围岩分区域控制技术。技术应用后，监测了巷道掘进及工作面回采期间的变形情况，结果显示变形均在允许范围内，表明了残煤复采巷道围岩分区域控制技术和参数的合理性和可靠性。