２０１２年第２期 煤 炭 科 技 Ｎｏ．２ ２０１２ ＣＯＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ ＭＡＧＡＺＩＮＥ １５ 文章编号：１００８—３７３１（２０１２）０２－００１５—０２ 冲击地压矿井沿空巷道支护技术研究 刘茂军 （大同煤矿集团公司忻州窑煤矿，山西大同０３７０２１） 摘要：针对山西大同煤矿集团公司忻州窑煤矿８９３５工作面沿空巷道变形严重、有冲击地 压危险的实际情况，通过理论分析和工程类比研究出了一种“长期支护与临时支护相配套、 支护与卸压相结合”的巷道围岩控制技术。通过缩小工作面放顶步距，减小超前支承压力， 降低煤岩体能量集聚等，有效地控制了巷道围岩变形，减小了冲击地压发生的概率，解决了 防冲工作面沿空巷的支护问题，为类似条件下巷道维护提供了一定的参考。 关键词：沿空巷；冲击地压；巷道卸压；强制放顶 中图分类号：ＴＤ３２４ ．２ 文献标志码：Ｂ 近年来，忻州窑煤矿随着开采深度、范围的不断 扩展，冲击地压灾害日趋严重。５９３５回风运料巷和 ２巷道稳定控制方法 上工作面采空区相邻，受采空区侧向支承压力及工 ２．１ 掘进支护 作面回采期间超前支承压力的影响，巷道整体压力 ８９３５工作面回风巷为矩形断面，宽４ｍ，高３．３５ 大，顶板及两帮变形严重，有发生冲击地压的危险。 ｍ。顶煤厚度平均为４．２ ｍ左右。顶板采用锚杆吊钢 选取合理的支护参数及防冲措施对工作面安全开采 带、金属网和锚索联合支护。顶锚杆规格为 ２０ 至关重要。 ｍｍ，Ｌ＝２ ２００ ｍｍ的左旋无纵筋螺纹钢全锚固锚 １ 工程概况 杆，四排矩形布置，间排距１ ０００ ｍｍ×８００ ｍｍ。宽 ２２０ ｍｍ，长３ ６００ ｍｍ，厚４ ｍｍ“ｗ”型钢带，每根钢 ８９３５工作面为西二９０３盘区的第５个开采工 带与４根锚杆固定在顶板上，间距０．８ ｍ。钢带与巷 作面，煤厚７．５ ｍ，共布置５条巷道，分别为进风运 道走向线垂直。顶板锚索为西１７．８ ｍｍ，Ｌ＝７．３ ｍ 输巷（２９３５巷），回风运料巷（５９３５巷），中间Ｉ巷，中 的钢绞线。两排锚索矩形布置，排距１．３ ｍ，间距３ 间Ⅱ巷和顶回风巷。其中５９３５巷设计长度为１ ５０６ ｍ。顶板金属网采用４．０ ｍ×１．０ ｍ（长×宽）菱形网。 ｍ，沿煤层底板布置，与８９３３面采空区相邻，中间留 巷道两帮采用３排锚杆压金属菱形网全断面护帮。 设２０ｍ的煤柱，如图１所示。 在沿空侧，分别距顶板１．２ ｍ和２．４ ｍ处施工两排 护帮锚索。锚索三花布置，采用西１７．８ ｍｍ，Ｌ＝８．３ ｍ钢绞线，间距３ ｍ（见图２）。选择该支护方式主要 有以下原因： 图１采掘工程平面图 由于受相邻采空区侧向支承压力的影响，５９３５ 巷整体压力较大，尤其在该工作面回采期间又受工 作面超前支承压力的影响，顶板积聚的弹性能超过 警戒值，有发生冲击地压的危险。 图２ ５９３５巷支护断面 １６ 煤炭科技 ２０１２年第２期 （１）通过锚杆、钢带、金属网共同约束顶板，使 顶板形成一个稳定的锚固区，在巷道两帮使用锚杆 加金属菱形网形成全断面护巷，使巷道顶板与巷道 两帮形成一个整体，充分调动了围岩的自承载能力。 （２）使用锚索将巷道顶板锚固区悬吊在上部稳 定岩层上，充分调动巷道深部围岩作用，增强顶板稳 定性，保证巷道顶板安全可靠。 （３）沿空帮施工锚索用来提高沿空帮煤柱的承 工作面煤层顶板坚硬，采空区顶板难以冒落，致 使超前压力很大，极易引发冲击地压。因此，在工作 面沿煤层顶板施工两条中间巷，在巷内打孔装药放 炮来强制放顶，放顶孔布距由原来的１２ ｍ改为现在 的６ ｍ布置一组，超前于工作面煤壁４０ ｍ爆破。使 采空区悬板减小，缓解作用于煤壁、支架、以及顺槽 巷上的压力，减小冲击地压发生的可能性。 载能力，减小沿空帮的变形，进一步提高巷道整体稳 ３巷道支护效果分析 定性。 （４）锚杆支护形成的锚固体既具有较高的承载能 力，又具有良好的可塑性，允许巷道一定范围的变形而 不发生破坏，减小了巷道发生冲击地压的可能性。 ２．２工作面超前支护 根据以往开采经验，该工作面回采期间，５９３５ 巷在超前于工作面１００ ｍ的范围内地压显现明显， 易发生冲击地压事故。因此，对该范围采用四排单体 ；ｕ／蛹 液压支柱支护。其中靠近巷帮的两排配０．６ ｍ金属 顶梁；巷中的两排均为三柱一梁（工字钢４．２３８ ｍ） 走向支护。工字钢与相邻工字钢对接，从壁龛依次往 外支设，每根单体柱配套一根顶梁，顶梁垂直于巷道 走向布置。该超前支护方式有以下优点： （１）充分考虑了巷帮大变形的影响。巷道变形 后，有部分区域巷帮因位移过大而将超前支护单体 柱挤倒，使用一柱一梁支护，可避免一根支柱倾倒时 拉倒相邻支柱。 （２）调整了巷道顶板变形与支护的关系。沿空 巷道变形经常呈现不对称性，即煤柱侧顶板下沉量 大于工作面侧使原来的矩形巷道变形成梯形巷道。 巷中两排走向棚能充分保证巷道的支护强度。 ２．３巷道卸压 巷道卸压采用钻孔与卸压槽相结合的方法。 在巷道沿空帮施工大孔径卸压孔，分两层布置， 上下孔距煤层底板分别为０．４ ｍ和１ ｍ，间距１ ｍ 一组，孔深８ ｍ。当巷道受压时，卸压孔受压破坏，从 而释放能量，并且在巷道沿空帮煤柱内形成一道与 卸压孔深度相同的破碎带，使应力增高区向煤柱深 部转移，从而减小对巷道的影响。 在底板施工一道宽０．３ ｍ，深１ ｍ，距沿空帮 ０．２ ｍ的卸压槽。目的是在加固巷道顶板与两帮 的同时弱化巷道底板，通过巷道底板的缓慢变形 来释放弹性能，预防弹性变形能的集聚，从而预防 冲击地压或减小冲击强度。 ２．４工作面强制放顶 对８９３５工作面回风巷进行巷道表面位移、顶板 离层及锚杆载荷监测，支护方式改变前后巷道变形 量如图３所示。结果显示，在巷道掘进和工作面回采 过程中，巷道顶板及两帮变形量较以前沿空巷道大 大减少。 臀 ｕ／删 漆辩窿 １ ２ ３ ４ ６ ； 图３支护方式改变前后巷遭变形量 该工作面回采期间未发生冲击地压现象，巷道 顶底板移近量为１８６ ｍｍ，平均８２ ｍｍ，两帮移近量 最大为１７７ ｍｍ，平均７２ ｍｍ，顶板最大离层量为４３ ｍｍ，平均１２ ｍｍ，顶板和两帮锚杆最大压力不超过 ２０ ＭＰａ。虽然巷道局部出现过顶板破碎、网包现象， 但是经过局部加强支护，巷道变形能够满足安全生 产的需要。 ４结语 （１）该支护方法改变了忻州窑煤矿在巷道支护 方面单纯提高支护刚度的传统思想，开辟了“长期支 护与临时支护相配套、支护与卸压相结合”的巷道支 护思路。巷道控制效果良好，有效地解决了沿空巷支 护的问题。 （２）有冲击地压的矿井，其巷道应该在充分卸 压的基础上，采用锚网索带联合支护，充分调动巷道 围岩自承能力，适应巷道围岩大变形特征。 作者简介：刘茂军（１９６９一），男，山西大同人，２００８年毕业于 长春工业大学采矿专业，大同煤矿集团公司忻州窑煤矿工程师。 （收稿日期：２０１２—０４—２８） ４ ３ ２ ｌ ∞∞∞∞０ ∞ ∞ ∞ ∞