（1四川广旺能源发展（集团）有限责任公司唐家河煤矿 四川旺苍 628205）
摘要：本文对大倾角中厚煤层综采工作面机巷沿空护巷的合理支护方式进行了研究，通过理论分析、科学计算和现场试验、矿压观测相结合的方法，提出了锚索补强支护，11#矿用工字钢配合锚网形成挡矸系统，配套走向切顶卸压的综合方案，并总结出相关技术参数。通过护巷效果来看，沿空护巷巷道能够满足下一区段工作面回风巷综采设备运输的要求，达到了预期效果。
关键词：大倾角中厚煤层；综采工作面；切顶卸压；沿空护巷；技术研究应用
1回采工作面概况
唐家河煤矿11841综采工作面走向长度500m，倾斜长度120m，煤层厚度2.5-3.0m，煤层平均厚度为2.7m，煤层倾角为28-33°，平均倾角29°。
1.1 11841综采工作面煤层顶底板情况
顶板：伪顶0.35m，泥质粉砂岩，普氏系数f=5-6；直接顶1.11m，石英砂岩，普氏系数f=5-10；老顶10m，细砂岩，普氏系数f=8-10；
底板：伪底0.2m，泥质粉砂岩，普氏系数f=5-6；直接底1.2m，石英砂岩，普氏系数f=8-10；
2 大倾角中厚煤层综采工作面切顶卸压沿空护巷技术项目实施
2018年1月，唐家河煤矿11841综采工作面切顶卸压沿空护巷技术方案经四川广旺能源（集团）有限责任公司进行初审，并报四川省煤炭产业集团公司进行审查，一致认为该沿空护巷技术方案可行，正式立项组织实施。
2.1沿空护巷巷道支护设计
（1）锚索加强支护设计
根据18#煤层顶板岩性情况，结合锚杆支护设计理论，采用悬吊理论校核锚索间距：
L≤nF2/[BHγ-（F1sinθ）/L1] ≤3.78
式中 L---锚索间距，m；B---巷道最大冒落宽度，5.4m；
H---巷道最大冒落高度，2.0m；γ---岩体容重，25kN/m3；
L1---锚杆排距，1.0m； F1---锚杆锚固力, 考虑安全系数1.2，取83kN；
F2---锚索极限承载力, 按预紧力180kN；θ---角锚杆与巷道顶板的夹角，75°；
n---锚索排数，取4。
沿空护巷补支一排锚索梁，综合巷道基本支护，锚索平均间距3.4m，小于校核锚索间距3.78m，切顶卸压后能满足支护要求。
2）动压临时加强支护设计
根据31847双层合采工作面矿压观测规律，结合沿空护巷支护原则，为护巷提供完整的围岩，必须对动压影响段采取临时加强支护措施，综合确定动压影响分区：超前压力影响段为工作面煤壁前方20m,控顶区段为工作面煤壁后方50m。
（1）动压区临时加强支护，采用DZ25-30/100型单体液压支柱配铰接顶梁，超前工作面煤壁20m，在机巷布置两排超前支护，并滞后工作面切顶线20m进行回撤；
（2）距工作面煤壁后方控顶区段50m范围内，在工作面下端头支设两排DZ25-30/100型单体液压支柱配铰接顶梁或木帽，铰梁支柱柱距1.0m，一梁一柱布置，带帽支柱柱距为0.6m，并滞后工作面切顶线30m进行回撤。
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2.2 切顶卸压爆破技术方案及参数设计
1）炸药直径、聚能管径与炮孔直径的选择。
聚能管径与炮孔直径两者必须相互适应,根据理论研究,根据实际条件,试验选用直径为32mm的乳化炸药，聚能管内径为Ф37mm、外径为Ф40mm，炮孔直径为42mm。
2）顶部炮孔间距的确定。
根据定向断裂技术,试验中取顶板炮孔间距取0.6m，参数根据试验结果再进行优化，取0.6-0.8m较优。
3）顶部炮孔装药量。
为保证有效保护顶板,还应保证炮孔利用率,药量应参照岩性f = 8～10 ，通过理论计算，试验时炮眼装药取2.0Kg/孔。
4）根据18#煤层顶板及现场实测地质钻孔柱状情况,炮孔深度确定为2.5～3m。保证炮孔质量,应平直齐，在采空区侧距切顶锚索梁1000mm布置，炮孔布设应确保对齐，成一条直线，炮孔的角度和孔位应按技术要求严格操作。
5）双向聚能装置结构
现场试验表明,聚能管切缝宽度一般选择3～5mm ,长度一般取炮孔长度的60 %～70 %效果最好，由于预裂长度达3.2～3.8m，所以聚能管分成两段，第一段长度1.0-1.2m，第二段长度1.2-1.4(根据采高调整，采高小时取小值，反之取大值），一个炮孔装两段聚能管，第一段置底，第二段依次装入。
2.3 护巷挡矸墙设计
在工作面下端头单体支护区域距巷道上帮300mm处沿走向施工一排锚索梁，锚索规格17.8mm×6000mm，11#工字钢长度为2500mm，锚索眼间距1500mm，锚索梁走向间距500mm，紧贴锚索梁上方支设一排11#工字钢点柱，间距600mm，11#工字钢上端紧贴锚索梁固定，下端采用风镐掏柱窝进行固定，柱窝深度不得小于200mm，底板破碎时采用φ32mm的圆钢加工呈“U”形无腿棚进行固定；所有工字钢点柱之间用废旧2寸压风管或轨道钢经螺栓连接，固定成整体；在工字钢点柱上方铺设金属锚网配合废旧皮带进行全封闭挡矸，网与网之间压扎100mm，减小开采下一区段护巷段采空区漏风。
3 沿空护巷矿压观测
3.1 矿压监测方法
1）巷道两帮移近量监测点布置
11841机巷护巷期间，每隔20m布置一组巷道两帮移近量观测站。每组测站布置一组测点，分别测定巷道两帮相对移近量，测量方法以巷道中心线为基准进行比较。
2）巷道顶板离层观测
巷道顶板活动的主要表现为弯曲下沉、离层、冒顶，必须通过顶板离层量由顶板离层指示仪测读，机巷从护巷开始每隔20m布置一个ACLY-3型顶板离层仪。
3） 锚索受力监测
锚索受力监测安装从护巷段起，每隔20m安装一组，锚杆、锚索各安装一个。回采工作面前方20m观测频率为1次/3天；回采工作面后方30m以内观测频率为1次/1天。
4） 工作面液压支架阻力监测
工作面每隔10架安装一组YHY60型综采支架压力连续记录仪，监测支架立柱的阻力情况，每班收集数据。
5）单体支柱压力监测
回采工作面前方20m为1次/周；回采工作面后方30m以内为2次/天。两巷的单体支柱的阻力观测采用单体测力计进行监测，检修班打完超前支护后由当班班长对端头及超前维护的单体初撑力进行测量并记录。
3.2 矿压监测结果分析
通过护巷段顶、底板位移观测，单体支柱工作阻力监测，锚杆、锚索应力监测，巷道顶板下沉量为30-100mm，两帮位移量为35-120mm，锚索应力最大为12Mpa,锚杆应力最大为28Mpa,单体支柱工作阻力最大为30Mpa，达到预期护巷效果。
4 沿空护巷经济效益和社会效益分析
4.1 经济效益分析
不采取切顶卸压技术沿空护巷，若采取留设护巷煤柱，留设按倾斜长度3m计算，少回收资源6075吨，按吨煤售价600元计算，吨煤综合成本按132元计算，直接增加经济效益为：6075吨×（600-132）元/吨=284.31万元。
采取切顶卸压沿空护巷技术：每米材料费用为1450元，人工256元，按护巷500米进行计算护巷陈本为：500米×（1450+256）元/米=85.3万元。
合计可以直接增加经济效益：284.31-85.3=199.01万元。
4.2 社会效益分析
采用切顶卸压技术进行沿空护巷，可以提高采区回收率，降低巷道万吨掘进率，缓解采掘接替，减少掘进施工队伍，节约人工费用，降低沿空护巷二次维修量。
论文作者:张克文
论文发表刊物:《科技研究》2018年10期
论文发表时间:2019/1/3
标签：工作面论文; 巷道论文; 顶板论文; 煤层论文; 间距论文; 倾角论文; 支柱论文; 《科技研究》2018年10期论文;