李梅東 盧建建 臧云濤

（山東良莊礦業(yè)白石崖煤礦，陜西 銅川 727104）

1 概況

陜西省銅川市耀州區(qū)白石崖煤礦地處黃隴侏羅紀(jì)煤田旬耀礦區(qū)東段，行政區(qū)劃屬銅川市耀州區(qū)照金鎮(zhèn)管轄。4107工作面處在井田向斜軸部，4107軌道巷位于+992水平一盤(pán)區(qū)西翼，南鄰4105運(yùn)輸巷，巷道埋深413m，全長(zhǎng)約918m，開(kāi)門(mén)處底板標(biāo)高+918.5m，巷道按真方位236°，沿4-2煤層頂板掘進(jìn)。4107軌道巷北部尚未開(kāi)采，上鄰4105面正在開(kāi)采，走向北西至北東，煤層傾向北東至南東，傾角 5°～8°。

該采區(qū)4-2煤較復(fù)雜：煤層中含多層碳質(zhì)砂巖及泥質(zhì)粉砂巖夾矸，其中煤頂向下2.7m左右，含一層厚0.1～0.3m左右較穩(wěn)定的泥質(zhì)粉細(xì)砂巖夾矸，其它幾層夾矸不穩(wěn)定，煤層夾矸平均厚度0.4m，純煤厚3.1m。煤4-2直接頂板以粉砂巖為主，部分地段相變?yōu)槟鄮r，炭質(zhì)泥巖、粉砂巖灰色、深灰色近水平層理，裂隙發(fā)育被方解石充填，抗壓強(qiáng)度變化較大15.0～16.2MPa，平均15.5MPa，屬軟弱的不穩(wěn)定頂板。局部頂板砂巖水以淋水方式進(jìn)入迎頭，經(jīng)過(guò)淋水侵蝕和浸泡，圍巖強(qiáng)度大大降低，對(duì)巷道的支護(hù)效果也產(chǎn)生了較嚴(yán)重的影響。綜合考慮以上因素，結(jié)合圍巖特性，確定4107軌道巷為Ⅳ類(lèi)不穩(wěn)定圍巖。底板以灰色、灰黑色炭質(zhì)泥巖為主，據(jù)巖石力學(xué)試驗(yàn)資料，抗壓強(qiáng)度2.1～15.4MPa，屬軟弱巖石，膨脹率0.198～4.182，含水率5.13%，易吸水發(fā)生底鼓。

2 實(shí)施過(guò)程

為校驗(yàn)不同支護(hù)形式對(duì)三軟煤層高應(yīng)力區(qū)煤巷的支護(hù)效果，該礦對(duì)4107軌道巷分階段采用了不同支護(hù)方式，并對(duì)各階段的支護(hù)效果進(jìn)行了礦壓觀測(cè)。

2.1 支護(hù)方式一

4107軌道巷掘進(jìn)寬度4.2m，高3.2m?？紤]到以錨桿為主體構(gòu)件的錨帶網(wǎng)+錨索支護(hù)具有較好的可縮性和較高的承載能力，把錨固力大、性能穩(wěn)定的全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿作為首選，巷道頂、幫先期采用錨帶網(wǎng)+錨索支護(hù)。支護(hù)規(guī)格：頂板采用Φ22×2200mm全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿，兩肩窩采用Φ22×2400mm全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿配W型鋼帶、托盤(pán)及金屬菱形網(wǎng)，每排6根錨桿，排距1000mm；錨索采用Φ17.8×8300mm金屬鋼絞線(xiàn)，每根錨索使用5根Φ28×350mm樹(shù)脂錨固劑，錨固長(zhǎng)度不低于1500mm，錨固力不低于200kN,配20#槽鋼加工的托梁，錨索布置在巷道中間，間排距1600×2000mm；兩幫采用Φ22×2200mm全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿配M鋼帶護(hù)幫，掛雙向拉伸網(wǎng)，每排8根錨桿，排距1000mm，錨桿環(huán)形及走向布置一條線(xiàn)。每根錨桿配兩塊Z2835型樹(shù)脂錨固劑加長(zhǎng)錨固，頂板錨固力不低于130kN，兩幫錨固力不低于70kN,預(yù)緊力不低于400N·m。巷道圍巖破碎時(shí)，錨桿排距縮至900mm，支護(hù)方式一延米單價(jià)3425元/m。

4107軌道巷段距離4105工作面停采線(xiàn)較遠(yuǎn)，根據(jù)礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)，巷道圍巖變形量為6mm/d,符合正常的巷道圍巖變形范圍。說(shuō)明該支護(hù)方式能夠較好地適應(yīng)動(dòng)壓較弱的三軟煤層復(fù)合頂煤巷。支護(hù)方式一適用于動(dòng)壓較弱的三軟復(fù)合頂煤層煤巷。

圖1 4107軌道巷支護(hù)方式一（單位：mm）

2.2 支護(hù)方式二

巷道掘進(jìn)到距離4105工作面150m處時(shí)，巷道壓力逐漸增大，巷道圍巖移近量增大，表明上述支護(hù)強(qiáng)度、密度不能有效地阻止變形。為此，采取了以下措施：

（1）將巷道掘進(jìn)寬度改為4.5m，高3.4m，仍采用錨帶網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)，錨桿排距變?yōu)?00mm，錨索排距改為1800mm。支護(hù)方式二延米單價(jià)3750元/m。

（2）在錨桿、錨索排距縮小后，盡管巷道斷面擴(kuò)大，但支護(hù)密度得到了增加。根據(jù)礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)，巷道圍巖變形量為9mm/d,符合正常的巷道圍巖變形范圍，說(shuō)明縮小錨桿、錨索排距，適當(dāng)增加巷道掘進(jìn)斷面，能夠較好地控制圍巖變形適應(yīng)應(yīng)力影響，巷道圍變形可滿(mǎn)足生產(chǎn)安全需要，不會(huì)造成巷道失修現(xiàn)象。

圖2 4107軌道巷支護(hù)方式二（單位：mm）

2.3 支護(hù)方式三

當(dāng)巷道掘至4105工作面50m時(shí)，應(yīng)力繼續(xù)增大，兩幫出現(xiàn)網(wǎng)兜，頂板下沉量增加，施工時(shí)迎頭、兩幫片幫。為此，采取了以下措施：

錨桿排距變?yōu)?00mm，錨索排距變?yōu)?600mm，間距1600mm，每排3根。兩幫每1600mm在兩排幫鋼帶中間加一根幫錨索加強(qiáng)支護(hù)，幫錨索采用Φ17.8×4300mm金屬鋼絞線(xiàn)，每根錨索使用5根Φ28×350mm樹(shù)脂錨固劑，錨固長(zhǎng)度不低于1500mm，錨固力不低于200kN,配蝶形托板。支護(hù)方式三延米單價(jià)3950元/m。根據(jù)礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)，頂板下沉、片幫、網(wǎng)兜等現(xiàn)象得到控制，巷道圍巖變形量為10mm/d,說(shuō)明這種支護(hù)方式能有效控制巷道圍巖變形。

圖3 4107軌道巷支護(hù)方式三（單位：mm）

采用縮小錨桿、錨索排距，增加頂、幫錨索通過(guò)高應(yīng)力影響區(qū)后，巷道受力逐漸穩(wěn)定，但該施工巷道處在4105工作面采空區(qū)范圍內(nèi)，動(dòng)壓仍較強(qiáng)，采用支護(hù)方式一不能有效地控制巷道變形。如繼續(xù)采用支護(hù)方式三，雖然支護(hù)效果較好，但延米單價(jià)比支護(hù)方式二每米增加200元。在動(dòng)壓較強(qiáng)區(qū)域采用支護(hù)方式二，能有效控制圍巖變形，除軟底變形外，頂板、兩幫支護(hù)體很好地控制軟底變形誘發(fā)的圍巖破壞。根據(jù)礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)，巷道圍巖變形量為8mm/d，符合正常的巷道圍巖變形范圍，每米巷道又可節(jié)省200元施工費(fèi)用。故該礦重新采用支護(hù)方式二。

3 結(jié)論

在4107軌道巷施工過(guò)程中，根據(jù)巷道所處不同采動(dòng)壓力區(qū)，先后采用三種支護(hù)方式控制巷道圍巖。支護(hù)方式一適用于三軟復(fù)合頂煤層煤巷采動(dòng)應(yīng)力較弱時(shí)；支護(hù)方式二，增大掘進(jìn)斷面，縮小錨桿、錨索排距，適用于三軟復(fù)合頂煤層煤巷采動(dòng)應(yīng)力較強(qiáng)時(shí)；支護(hù)方式三，采用錨帶網(wǎng)+頂錨索與幫錨索聯(lián)合支護(hù)，適用于三軟復(fù)合頂煤層煤巷采動(dòng)高應(yīng)力區(qū)。

根據(jù)礦壓觀測(cè)及時(shí)調(diào)整不同壓力區(qū)的巷道支護(hù)方式，既能有效控制圍巖變形，又可節(jié)省成本費(fèi)用，解決了應(yīng)力區(qū)巷道變形失修的問(wèn)題。