辛安矿2105综放工作面沿空掘巷的研究与应用

于志涛

【摘 要】针对112105綜放工作面地质条件，通过对工作面沿空掘巷的应用状况及沿空掘巷可靠性分析，采用锚网索+W钢带+梯子梁联合支护的方式，保证了巷道服务期间的安全稳定，为机械化的综掘巷道中实现快速掘进提供技术支持及经验。

【Abstract】According to the geological conditions of 112105 fully mechanized caving face， paper analyzes the application situation of gob side entry driving in fully mechanized caving face and researches the reliability of gob side entry driving， taking bolt wire cable +W type steel strip + ladder beam combined support way to assure the safety and stability in the period of roadway service， and provide technical support and experience for mechanized roadway driving.

【关键词】沿空掘巷；能源；支护设计

【Keywords】gob side entry driving； energy； support design

【中图分类号】TD327 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0190-02

1 引言

随着煤炭资源的开采，我国煤矿开采深度逐渐增加，为了更好开采利用煤炭资源，降低成本，采区工作面的开采设计应减少煤柱浪费情况。辛安矿在112105工作面运料巷实施沿空掘巷。沿空掘巷就是沿着稳定的采空区边缘或与采空区之间留小煤柱布置巷道，在巷道掘进时，相邻采空区岩层活动相对已经停止，其回采期间引起的应力重新分布也趋于稳定，沿空掘进的巷道处于应力降低区，有利于巷道维护。

2 112105综放工作面概况

辛安矿112105工作面位于井田210采区，该工作面北部至-500主暗斜井，西部至112103工作面采空区，东部至-500南翼总回风道，南部至214采区轨道上山。据相邻采区上山和相邻2103工作面实际揭露煤层厚度资料，煤层厚度分别为3.7～4.6m，本工作面煤层厚度平均4.3m，煤层结构简单。工作面内煤层总体呈单斜构造，煤层走向NW5°～20°，南端渐变为NW走向煤层倾角最小19°，最大24°，平均22°。相邻工作面及钻孔揭露构造情况，工作面地质构造简单。

水文地质情况：本工作面西部112103工作面已开采完毕，根据2103工作面开采情况，该区域水文地质条件简单，2103采空区积水已由-500总回风道用钻探和新-500大巷多处揭露，证明采空区基本无积水，仅局部低洼地段可能存有少量积水掘进区间不受水患威胁。本工作面最大涌水量1.5m3/min，正常涌水量0.3 m3/min。

3 分析矿压规律，合理确定保护煤柱

根据煤层倾斜方向的矿压显现规律可知，收工作面回采的影响，采空区两侧沿倾斜方向的煤体按应力变化分为三个区，即边缘应力降低区、应力升高区和原岩应力区。

因此掘进巷道的位置有四种选择：

①应力降低区中无煤柱沿空留巷；

②应力降低区中留小煤柱沿空留巷；

③应力高升区的掘巷；

④原岩应力区留大煤柱护巷。

在应力高升区掘巷，巷道维护困难；在原岩应力区掘巷，煤柱损失比较大；无煤柱留巷存在巷道通风、采空区瓦斯、采空区积水等不利于掘进的因素。因此最佳设计位置应为应力降低区留小煤柱沿空掘巷。在沿倾斜方向上的支承压力形成初期，卸载区的范围一般为2～6m，但随着时间的增长应力分布回逐渐趋向缓和和均化，卸载区的影响范围接近10m。为最低限度的减少煤柱损失，并将巷道布置在应力较小且稳定的区域，便于巷道维护、管理煤柱和采空区瓦斯，并且考虑巷道的支护方式及为了方便掘进施工，该矿采用距采空区留设4m煤柱掘进112105运料巷。

4 沿空掘巷支护设计方案

4.1 巷道规格及断面的确定

112105工作面运料巷断面设计不仅要考虑避开应力集中区，还要满足巷道使用及服务年限，尤其是运送大型综放支架的需求，根据112103工作面掘进及回采揭露情况，煤层结构简单。根据该矿回采运输和通风要求，巷道需净宽3600mm，净高2800mm，考虑本巷道为沿空掘巷，两帮总变形量预计为600mm，顶底板变形量预计为400mm，决定该巷道采用锚网索+W钢带+梯子梁联合支护，巷道断面为斜矩形，规格：4200mm×3200mm（净宽×净高）。

4.2 巷道支护参数

4.2.1 顶板支护参数

顶锚杆间排距为700mm×800mm，中间5根顶锚杆要垂直顶板，偏差不大于15°，两边顶锚杆向帮倾斜有20°～30°夹角。顶锚杆采用φ20mm×2000mm高强度左旋螺纹钢锚杆，每根顶锚杆配备MSK2335和MSZ2335树脂药卷各一卷作为锚固剂，锚杆托盘采用铸钢方托盘110mm×110mm×16mm配合4200mm×280mm×5mm钢带使用。顶锚杆采用W钢带连接，矩形布置。顶网为金属菱形网，规格为1500×800mm（长×宽），横向串联，纵向用14号铁丝每100mm扎实联结一处，网要拉平铺展，延网100mm，网不得悬空。

顶锚索选用φ20mm×7000mm，由7根？6mm的钢绞线组成锚索，抗拉强度为2340 MPa，破坏荷载不小于353kN。顶锚索沿走向布置三趟，巷道中心线布置1根；中心两侧各布置1根，与中心水平距离1100mm；间距为1100mm，花形布置，每根顶锚索配3个MSK2835和2个MSZ2835树脂药卷，配钢板托盘300mm×300mm×18mm使用。顶锚索锚固力不小于200MPa。

4.2.2 两帮支护参数

上帮支护：上帮锚杆间排距为700mm×800mm。锚杆采用φ20mm×2000mm高强度左旋螺纹钢锚杆，每根锚杆配备一个MSK2835和一個MSZ2835树脂药卷作为锚固剂，锚杆托盘采用铸钢方托盘110mm×110mm×16mm配合4350mm×80mm×18mm梯子梁使用。帮锚杆采用梯子梁连接，矩形布置，梯子梁垂直巷道底板使用。最上一根锚杆距顶不超过300mm，最下一根锚杆距底角部超过150mm。网为金属菱形网，规格为1500×800mm（长×宽），横向串联，纵向用14#铁丝每100mm扎实联结一处，网要拉平铺展，延网100mm，网不得悬空。

上帮锚索沿走向布置两趟，锚索选用φ20mm×4000mm，由7根φ6mm的钢绞线组成锚索，抗拉强度为2340 MPa，破坏荷载不小于353kN。每根锚索配备1个MSZ2835、2个MSK2835树脂药卷和一块300mm×300mm×16mm的钢托盘。锚索间距为2400mm，距顶1500mm，帮锚索配合2550mm×80mm×18mm梯子梁使用。帮锚索锚固力不小于200MPa。

下帮支护：下帮锚杆间排距为700mm×800mm。锚杆采用φ20mm×2000mm高强度左旋螺纹钢锚杆，每根锚杆配备一个MSK2835和一个MSZ2835树脂药卷作为锚固剂，锚杆托盘采用铸钢方托盘110mm×110mm×16mm。最上一根锚杆距顶不超过300mm，最下一根锚杆距底角部超过150mm。网为金属菱形网，规格为1500mm×800mm（长×宽），横向串联，纵向用14号铁丝每100mm扎实联结一处，网要拉平铺展，延网100mm，网不得悬空。

5 沿空掘巷支护效果变形观测

5.1 测点布置

112105运料巷每50m设置一组观测点，采用十字观测法，巷道顶板、两帮标记观测点。

5.2 观测时间

用卷尺测量巷道表面位移。施工第一个星期内为每天观测一次，施工第二星期至第四星期每3天观测一次，一个月后每周观测一次直至稳定。

5.3 观测结果

通过对112105运料巷移近量的观测，第一星期内，每天变形量为20mm，每隔一个星期变形量为10mm，一个月后基本稳定，总变形量为180mm。

6 结语

112015工作面运料巷沿空掘巷技术的应用，通过科学合理的分析及现场观测，合理确定煤柱的尺寸、巷道断面形状和支护方式，取得了很大的成功，锚网索支护能有效控制工作面沿空巷道的变形，巷道变形量在允许范围之内，保证了巷道服务期间的安全稳定。通过这次沿空掘巷的经验及数据，沿空留巷可以最大限度地减少煤柱的损失，缓解矿井采掘衔接紧张的局面。