江西煤炭科技 ２０１３年第４期 ＪＩＡＮＧＸＩ ＣＯＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｎ０．４ ２０１３ 综票Ｚ作面大断面垒煤巷道支护技术实践研究 田书龙 （晋煤集团长平公司，山西晋城０４８４００） 摘 要：大断面煤巷顶板相对稳定时容易造成巷道煤壁片帮和巷道底鼓，这样影响巷道的正常使用。以１３５０２工作面为 例，研究分析了大断面巷道稳定性存在的问题，提出通过改变大断面巷道形状、支护参数、优化施工工艺等三个方面来改善 大断面巷道稳定性，实践结果表明，取得了较好技术效果 关键词：薄煤层工作面；断层；实践研究 中图分类号：ＴＤ３５３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—２５７２（２０１３）０４－－Ｏ１２７一Ｏ２ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｃｏａｌ Ｒｏａｄｗａｙ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｌａｒｇｅ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｕｌｌｙ Ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ Ｃｏａｌ Ｆａｃｅ Ｔｉａｎ Ｓｈｕｌｏｎｇ （Ｃｈａｎｇｐｉｎｇ Ｃｏ．，Ｊｉｎｃｈｅｎｇ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ，Ｊｉｎｃｈｅｎｇ，Ｓｈａｎｇｘｉ Ｏ４８４００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｒｏａｄｗａｙ ｒｏｏｆ ｗｉｌｌ ｅａｓｉｌｙ ｌｅａｄ ｔＯ ｒｏａｄｗａｙ ｃｏａｌ ｗａｌｌ ｓｐａｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｆｌｏｏｒ ｈｅａｖｅ，ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｕｓａｇｅ ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ．Ｔａｋｉｎｇ １３５０２ Ｆａｃｅ ｆｏｒ ｉｎｓｔａｎｃｅ，ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｔ ｌａｒｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｒｏａｄｗａｙ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｔ ｌａｒｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ １ａｒｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｒｏａｄｗａｙ ｓｈａｐｅ，ｓｕｐｐｏｒｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｒｅ— ｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｅｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄ：ｔｈｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｆａｃｅ；ｆａｕｌｔ；ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ 开采实践表明，大断面煤巷顶板相对稳定时容易造成 作面正常开采影响较小。工作面直接顶为均厚４．２ ｍ的 巷道煤壁片帮和巷道底鼓“ 。采用常规支护时，巷道煤帮 灰白色石灰岩，老顶为均厚６．７ ｍ的灰白色粗粒砂岩，直 容易脱落，这样就造成锚杆外露失去对巷道的支护能力， 接底为均厚３．５ ｍ的白色厚层状砂纸泥岩，老底为均厚４． 必须采用二次加强支护。 。二次支护处理巷道煤壁片帮 ２ ｍ的灰白色粗粒砂岩。工作面共布置两条巷道即机巷和 的措施一般是架棚，但架棚支护属于被动支护，若巷道煤 风巷，分别用于进风和回风，两条巷道均为全煤巷，由于基 壁煤体片帮严重，则会使棚子倾斜，造成棚子腿和棚梁失 本定部分受到构造带影响，裂隙较发育，在施工过程中多 去对巷道的控制能力，这样不仅会造成人工浪费，同时支 次发生局部冒顶现象。综合考虑多种因素，决定根据巷道 护效果不佳也会造成安全隐患。理论上认为，造成该问题 围岩特性采用“锚一网一索一钢带”联合支护 的主要原因有两个：即巷道形状与支护。若采用矩形巷道 ２ 大断面煤巷支护存在的问题及支护方案的确 时，易在巷道周边形成应力集中区，造成底板和巷帮破坏； 定 若支护不及时或采用的支护方式不合理，支护不能发挥其 应有作用，易失去对巷道的控制能力，造成巷道底板和巷 ２．１大断面煤巷存在的问题 帮破坏“ 。先以某矿１３５０２工作面为例，分析研究大断 由于大断面全煤巷两帮应力影响区随着巷道高度的 面巷道稳定性控制问题。 增加而逐渐增加，同时集中应力系数也相对增大，当该集 中应力超过巷道煤体的承载力时，巷道煤帮便会发生破 １ 工作面概况 裂。巷帮与顶板转角处也会因切应力作用影响引起巷巷 １３５０２工作面开采的煤层为５ 煤层，该煤层厚度为２． 帮重点受拉应力影响，造成巷道顶板转角处和巷帮中点在 ４～３．２ ｍ，均厚为２．８ ｍ，倾角为７。～１４。，平均倾角为１２。， 支护前破裂脱落㈣。同时，大断面煤巷支护比较困难，在 煤层硬度ｆ一１．２～１．４，整体属于稳定可采中厚煤层。工 支护前往往就会发生小面积煤帮脱落现象，倘若煤质酥 作面设计可采走向长度和倾向长度分别为１０５２ ｍ和１８０ 软，表现的更为明显。研究资料表明，巷道的形状对其稳 ｍ，掘进期间揭露３条正断层，落差均在１ ２ ｍ以下，对工 定性也有着直接影响，若大断面巷道形状为矩形时，底鼓 ・ １ ２７ ・ 往往比较严重，同拱形巷道和倒梯形巷道相比，支护也更 加困难，支护效果亦往往不如拱形巷道和倒梯形巷道。 ２．２ 大断面煤巷支护方案的确定 （１）改变巷道断面形状。改变巷道的断面形状，即在 矩形巷道上帮进行破煤使其成为倒梯形巷道，这样不仅可 以平衡巷道两帮支承压力作用，使支承压力向两帮煤体深 部转移同时也可以减弱切应力对巷道顶板转角和巷道巷 帮的作用。 （２）调整巷道参数。通过改变巷道的宽高比，使其达 到施工巷道的测压系数，这样可以避免在巷道巷帮中点产 生拉应力，进而降低应力集中对巷帮的影响。 （３）优化巷道施工工序。综合考虑巷道围岩物理性 质，将巷道断面成形施工分为上、下两部分进行。首先沿 工作面顶板掘进约１ ６ ｍ左右的上半部分巷道，成形后挂 网、铺设钢带、打锚杆固定巷帮；然后开挖巷道下半部分， 并同样支护。该施工工序的优点是可以及时对掘进的巷 道进行有效支护，尽可能的保障了巷帮自身承载能力，这 对保障巷道稳定性具有重要的作用。 ３ 支护参数的确定及效果评价 ３．１支护参数的确定 确定巷道断面形状为倒梯形，巷道顶宽和底宽分别为 ４１００ ｍｍ和３５００ ｍｍ，巷道垂高为工作面平均采高，即为 ２８００ ｍｍ。支护方式采用“锚杆一金属网一钢带”联合支护 方式。巷道断面及支护参数见图１。 巷道支护所用锚杆杆体采用２２ 左旋无纵筋全螺纹 钢锚杆，其规格为ｅｐｌ６ ｍｍ×１８００ ｍｍ；锚杆间排距为８００ ｍｍ×８００ ｍｍ，允许间排距误差为±５０ ｍｍ；锚杆角度与煤 帮垂直。锚杆托盘采用拱形高强度托盘，其规格为为１５０ ｍｍ×１５０ ｍｍ×８ ｍｍ。金属网为１０ 铁丝编制的菱形网， 网格为５０ ｍｍ×５Ｏ ｍｍ，网片搭接长度为ｉ００￣Ｉ５０ ｍｍ，用 １６ 镀锌铅丝捆扎，每隔ｉ００～１５０ ｍｍ捆扎一道，捆扎拧 结至少３圈。Ｗ钢带随锚杆布置，其规格为３ ｍｍ×２８０ ｍｍ×２５００ ｍｍ ４１ｏｏ 单位／ｍ 图ｌ １３５０２工作面顺槽巷道断面示意 ３．２支护效果评价 在距掘进工作面３００ ｍ范围内布置测点，测点间隔为 ・ １２８ ・ １５ ＩＴＩ，采用十字交叉法测量巷道顶底板及两帮移近量，同 时在每个测点处顶板中心安设离层仪一套，用以检测顶板 离层情况。该观测目的了解巷道变形规律及变形量，以评 价支护效果。经过为期６Ｏ天的观测，结果显示该观测段 巷道顶底板平均移近距离为４６０ ｍｍ，最大顶底板移近距 离为５２０ ｍｍ；巷道两帮移近距离为１９５ ｍｍ，最大移近距 离为２１８ ｍｍ；顶底板移近量中６Ｏ 以上为底鼓量，两帮移 近量中５Ｏ 为内帮移近量。观测结果表明，该支护方式能 够有效地对巷道稳定性进行控制，两帮煤体虽然有松动， 但整体承载能力较好，未发生大面积片帮或帮鼓现象。离 层仪读数表明，顶板离层现象并不明显，只是在地质构造 带附近有稍许离层现象，说明巷道顶板稳定性较好。 ４ 结语 大断面煤巷稳定性较差，在掘进和回采过程中容易造 成巷道煤壁片帮和巷道底鼓，影响巷道的正常使用，但从 １３５０２机、风巷的实践可得知： １）大断面全煤巷顶板转角处和巷帮中点在支护前容 易破裂脱落。大断面煤巷支护比较困难，在支护前往往就 会发生小面积煤帮脱落现象。 ２）可以通过改变大断面巷道形状采用倒梯形、优化支 护参数、优化施工工艺等三个方面来改善大断面巷道稳定 性。通过对巷道变形量观测了解到采用上述措施能够有 效地对巷道进行支护，能够保证大断面巷道具有较好的稳 定性，巷道受掘进影响较小，同时有利于节约维修费，提高 了工作面的安全性和经济效益。 参考文献： ［１］侯朝炯，汤雷，等．煤巷锚杆支护（Ｍ］．徐州：中国矿业大学 出版社，１９９９． ［２］贾云波，李学文．大断面破碎围岩复合顶板巷道支护技术 （Ｊ］．山东煤炭科技，２０１１，（２）：１Ｏ６～１０７． （３］李冠良．大断面半煤岩巷锚网索支护技术研究（Ｊ］．能源技术 与管理，２０１１，（４）：４３—４４． ［４］王凯，杨双锁．巷道松软两帮锚固支护原理［Ｊ）．地下空间 与工程学报，２００７，３（８）：１５１２—１５１７． ［５］陈炎光，陆士亮．中国煤矿巷道围岩控制（Ｍ］．徐州：中国矿 业大学出版社，１９９４． ［６３李彦斌，杨永康，苏学贵．采动对巷道围岩稳定性影响研究 ［Ｊ］．太原理工大学学报，２０１１，４２（４）：３９２—３９５． 作者简介：田书龙（１９６６一），男，本科学历，采煤工程师，现任晋 煤集团长平公司生产副总经理。 收稿日期：２Ｏ１３—１Ｏ一１６ 编辑：胡中祺
