关键词：沿空巷道 支护特点 锚索梁 喷注浆 推广应用
1、引言
目前我国煤矿开采，为提高煤炭资源回收率，工作面区段巷道布置大部分采用留小煤柱沿空掘巷方式，沿空巷道受上一个工作面开采引起的支承压力的影响，相比之下其维护的困难要大得多，淮北矿业集团许疃煤矿沿空巷道受复杂地质条件影响，大多采用工字钢、U形钢可缩性支架支护，但均未取得良好的支护效果，“跪腿子、倒扎角”现象比较严重，巷道变形量大，返修率高，严重影响矿井的安全高效生产，同时受矿井采掘接替的影响，沿空巷道还未待顶板岩层的回转垮落稳定便安排队伍掘进，巷道变形在所难免。针对复杂地质条件下沿空巷道支护难题，淮北矿业集团许疃煤矿，提出了“锚索梁+喷注浆”联合支护方案，取得了良好的支护效果。
2、工程概况
3238工作面位于33采区北翼第四阶段，工作面上部（西）为3236工作面（已回采），下部为32310工作面（尚未准备）。工作面标高-582～-722m，地面标高为+25.42～+25.82m。
工作面走向长1685m，倾斜宽238m，32煤厚1.3～3.8m，平均2.8m，煤层倾角3～32°，平均20°。工作面地质构造复杂，主要构造为断裂构造，煤系地层总体呈南北走向，向东倾斜的单斜构造，煤层在走向上有几处起伏。工作面的水文地质条件复杂，主要充水水源系32煤层顶底板砂岩裂隙水及上区段3236老空水。
32煤层顶板基本顶为细砂岩，平均厚度为15.98m，成份以石英为主，含0～3层煤线，煤线厚约0～0.15m不稳定；直接顶为泥岩，平均厚度为6.44m，泥质结构，块状，平坦状断口，含有大量植物化石碎片；直接底为泥岩，平均厚度为2.93m，，块状，泥质结构，局部含一道煤线，煤线厚0～0.29m，不稳定；基本底为细砂岩，平均厚度为14.68m，成份以石英为主，次为长石，含少量黑色矿物，钙硅质胶结，具水平层理。
3、沿空巷道支护特点
沿空窄煤柱巷道在上工作面采空区侧、已垮落稳定的岩层内掘进，破坏了巷道上覆岩体的结构的稳定状态，同时在侧向支承压力的作用下，巷道压力及变形、破碎严重，致使围岩承载能力降低。随着工作面的推进，上区段回采形成的支承压力与本区段工作面回采形成的超前压力在工作面附近叠加，进一步恶化了巷道的围岩力学条件，表现为巷道在采支影响期间的变形量大，变形速度快。
为保证支护效果，应从以下几个方面进行强化：
（1）沿空窄煤柱巷道的煤帮的变形量很大，上区段平巷下帮及窄煤柱护巷巷道的两帮应采用高强可延伸锚网支护体系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可在上区段平巷内在下帮施工锚索梁以提高煤柱的承载能力，为充分发挥锚索梁的作用应当根据煤层的倾角调整锚索的角度，使锚索生根的顶（底）板岩石内，锚索梁应具有一定的可缩性，给煤体留有一定的变形空间。
（2）由于沿空窄煤柱巷道煤帮的松动圈较大，巷道的实际跨度比非沿空巷道要大得多，无法在巷道顶板煤帮以里的部分施工锚杆，因此必须加大顶板两肩膀部的支护强度。
（3）采用注浆加固技术以提高煤体的强度，巷道两侧的煤体处在松动区及塑性区，煤体内存在大量的裂隙，煤体的支承能力相当小，对深部承载煤体约束也较小，如对其进行注浆加固，不仅能提高塑性区及松动区煤体的强度，还能更有效提高深部煤体的支承能力延缓煤体的进一步破坏，从而控制巷道两帮的变形。
4、支护方案
（1）技术方案
1）上帮：
采用走向槽钢锚索梁+喷注浆补强支护，锚索梁首尾搭接相连，并以喷注浆的形式进行加固，喷浆范围为中顶至上帮全范围。
沿空侧采用锚注装置与注浆管交替布置注浆，注浆顺序由下向上。
2）下帮：
风巷下帮施工一道走向锚索梁。
3）顶板
上帮顶板距离中线2.2m施工一道走向单体注浆中空锚索。顶板破碎横向槽钢锚索梁无法使用时，采用单锚索配合锚索盘中线两侧等距布置。
顶板“井”字形支护方式：先施工3眼横向钢带锚索梁，然后施工2排走向槽钢锚索梁，锚索梁自中顶向两侧对称布置。
（2）技术要求
选用φ22 L=2600mm高强锚杆，锚杆间排距： 800mm×800mm。锚杆角度：与岩面垂直，其中顶部两肩窝锚杆与顶板法线夹角为10°。
菱形金属网：搭茬100～150mm，每隔150mm用网边缘网条钩接。
上帮及上帮顶板走向加固锚索选用Φ22mm 低松弛钢绞线锚索；顶板“井”字型支护锚索梁、顶板横向锚索梁及下帮走向锚索梁均采用Φ17.8mm L=6200mm低松弛钢绞线锚索。
（3）喷浆、注浆
注浆孔布置：沿空侧注浆孔采用五花眼布置方式，顶板向下300mm开始间隔3000mm施工2个注浆孔，安装注浆固管，间、排距3000×2400mm ；锚注装置安装在上帮支护锚杆第3根锚杆上，排距2400mm；注浆孔深2000mm。固管总长度1.5m，其中花管0.5m。直径为4′钢管加工，端头外露30mm-100mm。
喷浆料配比为水泥︰黄砂︰石子︰速凝剂=1︰2︰2︰0.04（质量比）,水灰比为0.57︰1。喷厚30mm～50mm确保巷道无孔洞。
注浆压力：单孔注浆水泥量小于3袋、压力达到2Mpa时即停止注浆；注浆压力不足0.5Mpa，单孔注浆水泥量6袋时即停止注浆。
5、结束语
通过在淮北矿业集团许疃煤矿3238工作面风巷试验沿空掘巷支护技术，取得了良好的安全技术经济成果，通过后期矿压监测数据显示，巷道变形量在可控范围内，减少了巷道修复工程量，降低了巷道的维护成本。同时回采工作面两巷的工作环境显著改善，体现了淮北矿区“以人为本”的管理理念。矿井推行该项技术以来，许疃煤矿每年减少风巷修复工程约3000m，按每百米巷道节约修复费用1000元计算，沿空掘巷这一技术，仅修理费就节约费用300万元以上。实践表明，“锚索梁+喷注浆”支护技术能够在同类地质条件下沿空巷道支护中推广运用。
论文作者:董明照
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年21期
论文发表时间:2019/11/29
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