張肖偉

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司馬脊梁煤礦，山西 大同 037027)

由于綜采放頂煤工作面煤層較厚以及受到采空區(qū)的影響，開(kāi)采的強(qiáng)烈擾動(dòng)對(duì)臨空巷道頂?shù)装逡约皟蓭推茐膰?yán)重,改進(jìn)超前支護(hù)方式,對(duì)于保證該區(qū)域工作人員的人身安全以及提高工作效率具有重要的意義。

1 工程概況

大同煤礦集團(tuán)公司馬脊梁礦14-3#層301-2盤(pán)區(qū)8103綜放工作面北東為14-3#層盤(pán)區(qū)皮帶巷、輔運(yùn)巷及回風(fēng)巷，南東、南西為本礦已開(kāi)采完的8101工作面，北西為實(shí)煤區(qū),上覆為本礦侏羅系14#煤層采空區(qū)。煤柱寬30m。

8103綜放工作面走向長(zhǎng)度2010.5m，傾斜長(zhǎng)239.4m，煤層厚度5.10m～7.80m，傾角2～5°，煤巖類型以暗淡型為主，煤種為氣煤。工作面臨空側(cè)巷道（鄰8101工作面）5103巷為矩形斷面，巷道寬5400mm，高3400mm。

直接頂為灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、高嶺巖，中夾薄煤層，平均厚度4.97m；基本頂為平均厚度3.28m的灰白色中砂巖、粗砂巖或砂礫巖。直接底為平均厚度3.17m灰黑色泥質(zhì)高嶺巖，砂質(zhì)泥巖細(xì)砂巖；基本底為平均厚度3.98m的灰白色中粗砂巖、砂礫巖。

8103工作面在開(kāi)采過(guò)程中，5103巷道超前支護(hù)區(qū)域受到了8101采空區(qū)的影響，出現(xiàn)了嚴(yán)重的礦壓顯現(xiàn)情況，頂板下沉、底鼓、兩幫回縮等，影響了巷道的安全使用。

2 臨空巷道礦壓顯現(xiàn)及原因分析

2.1 臨空巷道礦壓顯現(xiàn)程度

8103綜放工作面在開(kāi)采過(guò)程中，因開(kāi)采強(qiáng)度大，在綜放面超前壓力和鄰面采空區(qū)頂板壓力共同作用下，5103巷超前支護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)頂板下沉、底板鼓起、兩幫回縮等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)大量單體柱被壓彎，柱底鉆進(jìn)底板，安全出口高度最低1.2m，不僅給安全生產(chǎn)帶來(lái)巨大隱患，而且增加了工作強(qiáng)度。混凝土澆鑄的底板被頂起、折斷，車輛無(wú)法通行；超前支護(hù)人行通道底板鼓起；煤壁片幫，金屬網(wǎng)斷股，巷道兩幫被擠壓回縮最大可達(dá)1.0m多，尤以煤柱側(cè)幫更為嚴(yán)重；巷道頂板下沉明顯，局部區(qū)域頂板鋼帶變形、錨桿被拉斷，局部“一梁三錨”支護(hù)的錨具脫落、鋼絞線被拉斷。巷道需進(jìn)行二次起底及補(bǔ)打錨桿、錨索，加大了維修工程量，嚴(yán)重影響了巷道的安全使用。

2.2 臨空巷道礦壓顯現(xiàn)原因分析

根據(jù)臨空巷道的礦壓顯現(xiàn)情況及地質(zhì)條件分析，主要原因有以下幾點(diǎn)：

（1）綜放工作面回風(fēng)順槽與采空工作面相鄰是主要原因之一。8103面與8101面煤柱為30m，8101面采空區(qū)上覆壓力傳遞導(dǎo)致8103面鄰空巷道煤壁松軟、頂板離層、巷道底鼓、片幫、頂板下沉等現(xiàn)象。

（2）巷道產(chǎn)生超前壓力影響。頂板巖石堅(jiān)硬不易垮落，在工作面采空區(qū)和煤柱上形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，隨著工作面推進(jìn)，頂板斷裂垮落，從而產(chǎn)生采動(dòng)壓力，工作面出現(xiàn)頂板周期來(lái)壓。煤層厚度平均7.0m，采高大，超前來(lái)壓強(qiáng)烈。

（3）臨空巷道留頂煤掘巷，煤層層理發(fā)育，且錨桿支護(hù)沒(méi)有錨固在穩(wěn)定的巖層中，在礦山壓力作用下易破壞巷道原支護(hù)，導(dǎo)致巷道底鼓、片幫和頂板下沉明顯。

3 鄰空巷超前支護(hù)措施

8103工作面是馬脊梁礦石炭系第二個(gè)采煤工作面,與采空面相鄰。為了工作面安全順利生產(chǎn)，除了采取在巷道兩幫施工卸壓孔、頂板補(bǔ)鋼梁打錨索等措施，還特別對(duì)臨空巷道超前支護(hù)方式及時(shí)改進(jìn)，單體柱支護(hù)由原來(lái)的三排、四排增加至五排，木垛由一排增加至2排。

3.1 臨空巷原設(shè)計(jì)超前支護(hù)

5103巷超前支護(hù)采用“三梁三柱”即三根單體柱配合三根1.2m長(zhǎng)“π”型梁進(jìn)行支護(hù)，梁與巷道垂直。單體柱排距0.8m，柱距1.5m，單體柱采用DW45-250/100X型單體柱，超前支護(hù)距離為50m。超前支護(hù)剖面圖如圖1所示。

圖1 5103巷超前支護(hù)剖面圖 （單位：mm）

3.2 臨空巷初次超前補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案

在8103面回采過(guò)程中，由于5103巷超前支護(hù)區(qū)域集中壓力大，導(dǎo)致單體支柱發(fā)生變形、底板鼓起、頂板下沉。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)超前支護(hù)區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)采用單體柱支護(hù)和木垛支護(hù)。

（1）單體柱支護(hù)。采用“四梁四柱”即四根單體柱配合四根1.2m長(zhǎng)“π”型梁進(jìn)行支護(hù)，梁與巷道走向垂直。單體柱采用DW45-250/100X型單體柱，單體柱排距從工作面幫起排距分別為1.5m、0.9m和0.9m，柱距0.8m，支護(hù)距離為50m。支護(hù)剖面圖如圖2所示。

圖2 初次補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)采用單體柱支護(hù)剖面圖 （單位：mm）

（2）木垛支護(hù)。在5103巷煤柱側(cè)布置一排木垛，木垛間距為6m，支護(hù)距離50m。木垛方木規(guī)格為：寬×厚×長(zhǎng)=150×150×2000mm。木垛支護(hù)示意圖如圖3所示。

圖3 初次補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)采用木垛支護(hù)示意圖 （單位：mm）

3.3 臨空巷二次超前補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案

初次超前補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案對(duì)巷道的頂板下沉、底鼓起到了一定的作用，但工作面?zhèn)葔毫^大，行人通道高度低，人員通過(guò)困難，給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患，需再次對(duì)超前補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

（1）單體柱支護(hù)。采用“五梁五柱”即五根單體柱配合五根1.2m長(zhǎng)“π”型梁進(jìn)行支護(hù)，梁與巷道走向垂直。單體柱采用DW45-250/100X型單體柱，單體柱排距0.9m，柱距0.8m，支護(hù)距離為50m。另外對(duì)超前支護(hù)區(qū)域所有“一梁三錨”的工字鋼梁加強(qiáng)支護(hù)，每組工字鋼梁下支1根DW45-250/100X型單體柱，單體柱支在工字梁中間。單體柱支護(hù)剖面圖如圖4所示。

圖4 二次超前補(bǔ)強(qiáng)采用單體柱支護(hù)剖面圖

（2）木垛支護(hù)。在工作面?zhèn)戎ёo(hù)一排小木垛，小木垛間距為6m，支護(hù)距離不小于50m，兩排木垛呈三花交錯(cuò)布置。小木垛方木規(guī)格為：寬×厚×長(zhǎng)=150×150×1400mm。木垛支護(hù)示意圖如圖5所示。

圖5 二次超前補(bǔ)強(qiáng)采用木垛支護(hù)示意圖

4 實(shí)施效果

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察和實(shí)際生產(chǎn)證明，二次補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案有效地控制了圍巖變形，鄰空巷道底鼓量、頂板下沉量、幫鼓量較之前有明顯的減小，保證了臨空巷正常使用，現(xiàn)14-3#層301-2盤(pán)區(qū)8103面已順利采完。實(shí)踐證明了此技術(shù)方案安全可靠，具有借鑒應(yīng)用價(jià)值。