南阳煤业3205 工作面巷旁充填沿空留巷控制技术及应用

2023-03-07任玉涛

山东煤炭科技 2023年1期

任玉涛

（山西高平科兴南阳煤业有限公司，山西高平 048400)

1 工程概况

山西高平科兴南阳煤业有限公司3205 综放工作面位于二采区中部，井下标高+803～+818 m，东部为采空区，西部为实体煤（3204 备用面），南部为物探异常区，北部为皮带大巷和轨道大巷。设计3205 综放工作面长190 m（净），3205 皮带顺槽长度为1030 m，轨道顺槽长度为980 m，工作面可推进长度为910 m。3205 工作面开采3 号煤层，煤层平均厚度5.31 m，倾角为0～3°，顶板为细砂岩、粉砂岩，基本顶厚6.11～8.73 m，底板为细砂岩、粉砂岩、泥岩，基本底厚7.36 m。

3205 工作面开采时，胶带顺槽进行沿空留巷，作为3204 工作面回风顺槽使用，实现无煤柱开采。3205胶带顺槽采用充填柔模混凝土墙进行巷旁支护，为矩形断面，宽6 m，高3.2 m，断面积19.2 m2。如图1。

图1 3205 工作面布置图

2 沿空留巷围岩变形破坏情况分析

根据井下实地观测可知，3205 工作面胶带顺槽围岩变形主要如下：

（1）3205 工作面胶带顺槽要在回采过程中采用充填柔模混凝土墙进行巷旁支护的方式进行保留，巷道围岩应力比较集中，巷道顶板及两帮围岩受力大，回采过程中胶带顺槽变形严重，顶底板变形量最大为1025 mm，两帮变形量最大为930 mm。

（2）由于3205 工作面胶带顺槽矩形断面为19.2 m2，为大断面巷道，即使沿空留巷宽度为4 m，但从现场观测可知，在巷道900 m 处最大顶板下沉量可达575 mm，顶板锚杆、锚索个别出现失效，在巷道920 m 处局部锚杆被拉断，顶板局部有明显的网兜现象。巷道底板底鼓量最大处在巷道中部，日变形速率可达35 mm/d，最大变形量可达450 mm。

（3）沿空留巷宽度为4 m，巷道宽度、断面较大导致围岩塑性区增大，留巷初期围岩两帮变形速率可达22 mm/d。

3 沿空留巷支护技术

3205 工作面沿空留巷支护断面图如图2，对沿空留巷采用“巷内锚网索+巷旁充填柔模混凝土墙+单体柱”联合支护技术[1-7]。其中具体支护参数如下：

图2 沿空留巷支护断面图（mm）

（1）顶板支护。顶板共布置7 根锚杆，规格为螺纹钢锚杆Ф22-M24-2500 mm，间排距为700 mm×900 mm，靠近巷帮的顶板锚杆安设角度与垂线成25°（朝向巷外），中部5 根锚杆与顶板垂直。每根锚杆匹配1 支MS2360 和1 支MSZ2360 锚固剂。顶板布置5 根垂直巷道走向打设的锚索加强支护，锚索规格为Ф22-8300 mm，锚索间排距为900 mm×1800 mm，锚索预紧力≥300 kN，采用2500 mm 的16#槽钢为托梁，锁具与槽钢托梁间垫片规格120 mm×150 mm×20 mm。每根锚索匹配1 支MS2360 和2 支MSZ2360 锚固剂。

（2）两帮支护。两帮各打设3 根锚杆，规格为螺纹钢锚杆Ф22-M24-2500mm。锚杆间排距1100 mm×900 mm，帮上部锚杆与水平线成10°（仰角），其他2 根锚杆水平布置。锚杆托盘规格为150 mm×150 mm×10 mm 拱形托盘，托盘拱高不得小于36 mm。所有锚杆配套使用1010 尼龙阻尼垫圈及球型垫。

（3）巷旁支护。采用充填柔模混凝土墙体，柔性模板材料选为高强度长丝机织型纤维布。柔性模具规格为长×高×宽=4000 mm×3500 mm×1500 mm，充填率不低于95%，设有锚杆孔、灌注口。在混凝土支护墙体内预置锚杆，两端配置托盘及螺母，锚杆规格Ф22 mm×1650 mm。柔模混凝土墙外侧加单体柱，使用单体柱将外侧柔模挂起，外侧支设不少于4 根单体柱，单体柱柱距为40～60 cm，将柔模完全接顶，留巷后支护排距为1000 mm，单体支柱必须成一直线，偏差不超过100 mm，柱径为100 mm 的液压单体支柱初撑力≥90 kN（11.5 MPa），柱径为110 mm 的液压单体支柱初撑力≥140 kN（14.7 MPa）。保证单体柱和顶板接触良好，方便柔模混凝土墙进行充填作业。