七采扩大区设计边界为：七采扩大区位于井田东北部，开采范围为北至主副立井和新风井保护煤柱线，西至H=0～100～40m的F6断层；南至H=0～95m的F19断层与七采区上部相邻；东至H=0～90～30m的F8断层与七采区相邻；采区东西走向长378～404m，南北倾斜宽149～274m，面积75172m2。采区可采储量为18.1万吨。
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一、工作面地质情况
（一）煤层顶底板岩性
基本顶为粉砂岩，厚3.0～7.4m，平均5.2m，灰黑色，有植物茎叶炭化物，局部含1层上分层，分层厚0.6～0.85m，岩石硬度f=3.0。
老顶为细砂岩，厚7.4～9.1m，平均8.25m，深灰色，钙质胶结致密坚硬，岩石硬度f=4.0。
直接底为粉砂岩，厚2.6～4.2m，平均3.4m，深灰色，泥质胶结，含植物化石及FeS，下部含有一层煤4下分层，厚0～0.6m，平均厚0.3m，岩石硬度f=3.0。
老底为细砂岩，厚1.0～6.9m，平均3.95m，灰白色，钙质胶结，坚硬，层理发育，岩石硬度f=4.0。
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二、支护管理
1、支巷“535”支护情况
当顶板完整时，支巷（煤柱巷）掘进期间顶板锚杆可采用“5+3+5”方式。锚杆规格：Φ≥18mm，L≥1800mm的锚杆压钢带，顶板可使用状态完好的旧钢带、旧锚盘、旧帽或旧管子钢带（不低于2寸）。第一排使用5根锚杆压钢带；第二排（中间排）使用3根锚杆压钢带，第三排与第一排相同，以此类推，采用“5+3+5+3……”的方式护顶。
2、顶板支护设计
（1）顶板锚杆长度计算
L=KH+L1+L2+H1+H2=2×0.56+0.5+0.1+0.022+0.044=1.78
根据上述验算，本巷道顶板选用 L=1800mm等强螺纹钢式树脂锚杆，满足支护要求。
顶板锚杆计算中H=B/2f=4.5/（2×4）=0.56m。式中：B—巷道荒宽，取B=4.5m；f—岩石坚固性系数，取4。
式中：
L—锚杆长度m；
K—安全系数，一般取K=2；
H—冒落拱高度m；
L1—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取不小于0.5m；
L2—锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；
H1—托盘高度m；
H2—螺母高度m。
（2）顶板锚杆间排距计算
通常间排距相等，取a
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式中：
a — 间排距，m；
Q — 设计锚固力，130kN/根；
H — 冒落拱高度，H=0.56m；
r — 被悬吊砂岩的重力密度，取25kN/m³；
K — 安全系数，一般取K=2；
得出a=〔130/（2×0.525×25）〕½=2.1m，
（3）结论
根据上面巷道支护设计，得出支护参数：顶板锚杆排距最大可以到2.1米。中间排优化取消锚杆位置，锚杆间排距2.0±0.1m，合验算要求。
3、顺槽巷道全锚索支护情况
（1）根据现场对比全锚索支护巷道与原锚杆支护巷道，可以明显看到全锚索支护效果要好于锚杆支护，全锚索支护巷道顶板未发生离层情况，巷道来压后未发生连续崩盘、断锚索等现象，对比同一巷道相邻支巷三岔门处两种支护的留巷效果，可以明显看出全锚索支护效果优于锚杆支护效果。
（2）下巷1-3#顶板离层仪安设位置顶板为全锚索支护，读数未发生变化，顶板未出现离层，3# 顶板离层仪安装位置前后10m范围内出现底鼓，已进行卧底处理。4-5#顶板离层仪安设位置顶板为锚杆支护，顶板离层仪读数明显变化，现场已打设6m锚索加桁架加强支护。
三、压力来源
向斜轴压力分析，根据七采扩大区煤层等高线图分析，七采扩大区东翼为向斜构造，从地质构造形成上分析，向斜构造是地壳中岩石受力弯曲变形构造之一，它是由于煤层受到地质构造作用道受强烈挤压而形成，地质构造使向斜构造煤层受到巨大的破坏，由于岩层的弯曲变形，从而引起向斜轴部的应力集中。因此该构造为应力集中区域。
四、顶板管理重点难点
1、锚杆支护区域顶板状态差。通过对七采扩大区F7401E工作面、F7402E工作面应力集中区锚杆支护不能满足短壁连采密实充填支护要求，顶板下沉量大，补强锚索断锚索情况严重，后期只能通过采取补打锚索、支设木点柱的被动支护方式确保顶板安全。
2、下缩口压力集中。由于工作面采用自流充填北低南高，因此下缩口处压力较大，缩口处三岔门支护效果差，锚杆支护巷道的充填体的变形量大于锚索。
3、下缩口压力大，顶板破碎，支巷三岔门间顶板有破碎漏矸现象，且锚杆支护较锚索支护漏矸情况更加严重。
五、施工管理
1、施工流程管理
F7402E工作面支巷施工中，14#支巷掘进与12#支巷充填同时进行，中间13#支巷为充填体。该工序人为造成13#支巷承受大跨度顶板压力。
2、充填体未完全硬化
由于充填提速，个别充填体未能完全硬化，强度差别较大。
六、结论分析
1、短壁连采密实充填工作面顺槽巷道必须采用全锚索支护保证支护强度；
2、支巷下缩口开门必须打设锚索加强支护，锚索长度4.0米满足支护需求；
3、支巷下缩口间三角顶板需打设锚索加强支护；
4、施工顺序尽量杜绝隔一采一煤柱留设模式，保证充填与掘进间支巷支撑力，保证支巷充填体的硬化支撑效果。
论文作者:孟兆彬,吴斌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/25
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