摘要：本文以小庄煤矿40203综采面运顺返修段为工程背景，结合工程实际进行了巷道破坏的机理分析，并对巷道返修支护参数进行。
关键词：返修段；技术研究；破坏机理
1引言
综合机械化开采技术是目前我国煤炭开采行业中应用最广泛的煤炭开采方法，工作面顺槽能否正常使用是保障采煤综采面安全生产的重要因素之一，开展煤矿综采面顺槽破坏机理研究具有十分重要的工程价值[1]。
2工作面概况
小庄矿井40203综采面位于井田二盘区，综采面南部为40202综采面采空区，隔水煤柱留设宽度20m，东部紧邻大巷保护煤柱，北部为40204接续综采面。
综采面设计走向长1660.25，宽200.5m，面积332880.125m2，西部距井田边界263m，南部为40202综采面，隔水煤柱留设宽度20m，东部紧邻大巷保护煤柱，北部为40204综放设计综采面。
40203综采面区域内煤层赋存较为稳定，厚度19～21m，煤层北厚南薄。老顶为粗砂岩～含砾粗砂岩，厚约15m，厚层状，成分以长石、石英为主，属半坚硬类较稳定型；直接顶为细砂岩，厚层状，成分以长石、石英为主，为半坚硬类不稳定型顶板；伪顶为泥岩，灰黑色块状，含植物化石及黄铁矿结核，松软易风化；老底：主要为泥岩，灰褐色块状，含黄铁矿结核及植物化石，厚度约3-5m。
40203综采面位于路家～小灵台背斜北翼，路家～小灵台背斜的东端伸入井田的南部，轴向NE78°，南翼倾角1～3°，北翼倾角4～8°，两翼跨度7～8km，起伏幅度南翼80m，北翼150m，在井田内轴向延长约4km，其间发育一系列小型断层及褶皱。40203综采面距离洛河组底部间距156～192m，回采过程中在部分地带覆洛河组砂岩含水层地下水将通过导水裂隙带进入矿坑系统，根据40201及40202综采面涌水资料进行比拟推算40203综采面的涌水量480 m3/h，最大涌水量取1.3倍计算，经计算最大涌水量624m3/h。
3运顺返修段破坏情况及原因
40203综采面胶带运顺返修段位于停采线以西距4#煤顶板14m的煤层中，属于全煤巷道，由勘察资料可知煤层中瓦斯浓度受地质构造、煤层顶底板、煤层埋深及基岩厚度、地下水活动等情况的影响随着埋深的增加而增大，由于内生节理裂隙发育，在掘进过程中不断向巷道内涌出，巷道内涌水主要来自于侏罗系延安组煤系裂隙含水层、直罗组砂岩裂隙含水层，充水方式为顶板进水型，容易造成顶板及两帮软化，使得巷道围岩整体变形破坏严重，主要变形破坏情况如下：
小庄煤矿40203综采面运顺返修段在距离切眼1260～1460m处顶板出现严重冒顶事故，冒顶垮落岩石向未冒顶区域挤出，两帮煤体向巷道内部挤压，出现严重内移，底板发生隆起，破坏严重，导致破碎岩体堵塞巷道影响正常施工，顶板下沉量超过300mm，顶板最大离层量为16.3～23.6mm，两帮收敛了量超过700mm，多有断锚杆锚索现象，同时伴随着巷道底鼓，在变形初期，采取打设木点柱或单体支护，暂时维护住了巷道顶板下沉，但继而形成多处网包现象。发生了冒顶事故，给掘进施工带来了很大的影响。分析原因：
（1）地质构造力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在路家～小灵台背斜北翼、煤层底板等高线密集带，受区域应力场作用，产生有2～5m的正断层，断层走向与区域走向一致（NE向），同时受路家～小灵台背斜及七里铺～西坡背斜的影响，矿区内构造应力大，地应力集中，地压较大，对40203运顺掘进及稳定性有很大的影响。
（2）临近采空压力。由于综采面运顺返修段布置靠近南边40202综采面，运顺返修段围岩在受掘进扰动后，继而受到40202综采面采空区应力的扰动。
（3）采动的影响。采掘过程中的应力主要包括综采面前方的支承压力、邻近综采面的侧向支撑压力及巷道边角处的集中应力。另外，巷道布置与采空区、煤柱支承压力带的位置关系，巷道回采方式，煤柱预留方式及巷道掘进时邻近采空区的稳定程度等，均会不同程度地影响巷道矿压显现。小庄矿 40202 综采面正值回采期间，势必会对 40203 综采面运顺返修段围岩变形产生影响。
（4）地下水的影响。地下水通过与巷道围岩发生物理及化学作用，从而导致围岩工程性质产生改变。地下水对围岩的影响主要表现在：①使支护结构上的支承压力有所增大；②降低围岩强度，致使巷道围岩产生变形或失稳破坏；③围岩发生溶蚀；④进一步加剧围岩结构弱面，降低围岩的完整性。由于小庄矿上覆岩层中富含洛河组砂岩含水层，顶板淋水，煤层孔隙裂隙水发育，致使煤层软化，降低煤层自身强度。
4返修联合支护方案
（1）返修方案：对巷道进行挑顶、扩帮及起底处理。
（2）挑顶扩帮支护方案：返修段采用锚网索支护：锚杆采用φ22mm-2500mm高强树脂锚杆，矩形布置，其中胶带运顺返修段、回风顺槽及联巷间排距为帮部：750x700mm，顶部：700x700mm；顶部锚杆与BHW-300-6.0型钢带联合布置，沿巷道断面布置，锚杆托盘为150x150x8mm拱形高强托盘；每根锚杆采用两支树脂锚固剂，一支为K2335，另一支为Z2360，锚杆锚固力不小于5t，扭矩不小于200N.m，锚杆锚深不低于2150mm。锚索为高强低松弛预应力钢绞线，公称直径为21.8mm，长度7100mm；与顶部钢带按矩形布置，间排距1400x1400mm，极限拉断力40t，托盘采用高强锚索托盘，规格为300x300x16mm，每根锚索采用三支树脂锚固剂，一支为K2335，另两支为Z2360；顶部网片采用φ6.0mm，网孔100x100mm金属网，帮部网片采用50x50mm网孔的8#菱形铁丝网。
（3）参数变化：一是将锚杆长度由原来的2200mm增加至2500mm，锚索的间排距由1400x2100mm变成1400x1400mm。
巷道掘进速度为4～5m/d，在模型设计过程中为方便施加锚杆，将掘进速度设为4.2m为一个循环，锚杆锚索的施加按照原支护设计边掘进边支护。
5结论及展望
采用FLAC数值模拟方法对返修联合支护参数围岩变形机理进行了分析，模拟结果表明对巷道支护进行返修后，顶部下沉量减小了66.7%；底板鼓起量减小了94.3%；两帮收敛量减小了85%；竖向应力分布也更加合理。现场按照实施后，通过布置顶部离层、锚杆索受力等监测，巷道顶板离层量在50-80mm，属于正常变形范围，满足巷道安全使用，由此说明小庄矿40203综采面运顺返修段返修联合支护参数合理可行。
参考文献：
[1]2016年中国煤炭行业发展现状与展望分析.中商情报网。
作者简介：
王树明(1986-)，陕西安康人，工程师，西安科技大学在读研究生
论文作者:王树明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/19
标签：巷道论文; 围岩论文; 顶板论文; 煤层论文; 灵台论文; 锚杆论文; 裂隙论文; 《基层建设》2018年第7期论文;