中北煤化工有限公司色连二矿 生产技术部 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017000
0引言
近年来综采工作面一面三巷布置在国内煤矿广泛应用，其中留巷围岩应力、变形分布与原岩应力、围岩力学性质、围岩结构与回采工作面的空间和时间关系等因素密切相关。12309工作面作为色连二矿3-1煤层首采面，工作面采用一面三巷布置，（即工作面回风顺槽、工作面胶带顺槽和工作面辅运顺槽）。而12309工作面地质条件复杂，即直接顶为砂质泥岩，灰色，裂隙发育，有时含1-2层煤线，平均厚1.0m；老顶为中砂岩，灰白色，胶结差，遇水砂化，平均厚7m；直接底为砂质泥岩，灰色，裂隙发育，有时含1-3层煤线，平均厚3m。工作面水文地质条件中等复杂，主要充水因素为侏罗系中下统煤系地层特别是3-1煤层顶、底板砂岩水、钻孔水及断层水。上部侏罗系中统、白垩系及第四系含水层为间接充水含水层。
现针对色连二号煤矿12309工作面留巷在工作面回采期间进行一系列矿压观测，通过观测分析判断巷道动压影响、围岩变形规律，提出合理的二次支护技术，并进行井下实验，评价支护效果，并提出合理的留巷支护原则与建议。
1留巷支护方式及矿压显现特征描述
1.1辅运顺槽掘进期间支护方式及矿压显现特征
掘进期间12309辅运顺槽顶板采用4.8m长的W型钢带，10#菱形金属网和6根Φ20×2500mm螺纹钢锚杆支护，顶板锚杆间排距880×800mm；无构造带区域，顶板锚索采用“4-0”布置，构造带及硐室区域顶板锚索采用“4-4-0”布置，锚索规格Φ17.8×7300mm；巷帮采用H型梯子梁，10#菱形金属网和4根Φ20×2500mm螺纹钢锚杆支护，巷帮锚杆间排距750×800mm。
在掘进期间内，3-1煤层工作面顶底板移近量一般为20～50mm，两帮移近量一般为10～20mm，虽然深部岩层没有明显离层现象，但顶板浅部岩层离层量最大达到20mm以上，顶板锚索载荷增加值一般为20～70KN，顶板锚杆载荷增加值一般为10～80KN，巷帮锚杆载荷增加值一般为5～30KN，说明3-1煤层实体顺槽矿压显现程度比2-2中煤层实体顺槽矿压显现程度明显。
1.2工作面回采期间辅运顺槽加固方式
由于12309辅运顺槽与12309胶运顺槽间距20m，在12309工作面回采过程中，12309辅运顺槽将会受到12309工作面采动超前支承压力和侧向残余支承压力的双重影响，虽然超前支承压力将会随着12309工作面向前推进而逐渐减弱直至消失，但侧向残余支承压力则并不因为工作面的推进而减弱，从而造成12309辅运顺槽长期处于复杂应力环境中，特别在工作面回采动压影响期间12309辅运顺槽矿压显现剧烈，超前12309工作面回采距离采取主动加固方案，根据掘巷期间支护方式不同，12309辅运拟采取以下两种方案：
1）距切眼450m以外顶板原支护锚索采用4眼槽钢梁组合布置区段：沿巷道顶板中部及左右两侧各加补一排走向槽钢组合锚索，补打的走向锚索两槽钢梁端头间距300mm，两槽钢梁端头锚索间距700mm，同一槽钢梁上锚索间距1300mm，槽钢梁长3m，锚索规格Φ21.6×8300mm（图1）。
2）巷道靠切眼450m以里区段：沿巷道顶板中部加补一排走向槽钢组合锚索，左右两侧按槽钢梁间隔各补打一排走向锚索槽钢组合锚索。巷中两槽钢梁端头锚索间距700mm，同一槽钢梁上锚索间距1300mm，槽钢梁长3m，锚索规格Φ21.6×8300mm，顶板两侧同一排相邻槽钢间距3600mm（图2）。
2留巷观测站布置及观测方法
为了监测12309辅运顺槽受工作面采动影响时，巷道围岩的矿压显现规律及巷道加固工程的支护效果，观测内容应围绕巷道受采动影响时煤体应力、锚索载荷、顶板围岩的破坏状况及巷道围岩表面位移开展，监测的核心是12309工作面辅运顺槽与胶运顺槽之间联络巷不同位置煤体应力。
2.1煤体应力观测方法
煤体应力采用GYW25围岩应力传感器观测。GYW25围岩应力传感器由传感器和变送器组成，二者之间用长度5米的MHYV1×4的通信电缆连接，传感器采用应变测量技术，测量的是煤体受采动影响时的附加应力，当煤
2）在动压影响期间，12309辅运顺槽由于采取了在受12309工作面采动支承压影响前已采用Φ21.6×8300mm锚索配合槽钢梁对顶板进行了主动加固，所以通过1#～9#锚索受力情况可以看出，锚索受力变化相对较小，最大为退尺1060m～1070m段，此段2#测点变化120KN，3#测点变化值为150KN，其余测点变化值都在50KN内。
3）通过分析12309辅运锚索受力较小，巷道安全系数较高，这说明在受12309工作面采动支承压影响前采用Φ21.6×8300mm锚索配合槽钢梁对顶板进行了主动加固的措施是有效的。
5、经济效益分析
12309工作面辅运顺槽留巷通过超前采用Φ21.6×8300mm锚索配合槽钢梁对顶板进行了主动加固措施，12309辅运顺槽巷道围岩顶底变形量最大为300mm，两边变形量最大为60mm，说明在工作面采动支承压力影响前主动加固巷道顶板能大幅降低巷道围岩变形量。巷道锚索受力较小，巷道安全系数较高。较12205辅运顺槽采用超前被动支护减少了施工木垛60组，木点柱1000根，后期补打锚杆约500根，锚索200组，巷道维护及卧底人工费用等。共计降低经济成本350万元。
论文作者:赵均,黄树,钟会军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/11
标签：工作面论文; 顶板论文; 槽钢论文; 巷道论文; 围岩论文; 应力论文; 间距论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;