b070403 深部松软煤层沿空顺槽锚网支护实践分析

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1、深部松软煤层沿空顺槽锚网支护实践刘鹏　　王英德【兖矿集团公司南屯煤矿，山东邹城273515】摘要本文通过对深部松软煤层沿空顺槽支护优化及其矿压观测的成果分析，验证了深部松软煤层沿空顺槽采用耦合支护的可行性。关键词松软煤层沿空顺槽锚、网支护支护监测前言南屯井田位于山东省邹城市西部北宿、太平、城关和中心店境内。井田东西长10．5km，南北宽4.5km，面积约43.5km2，其中3层煤分布面积约27.5km2。矿井于1973年底投产，原设计生产能力为年产150万t，1991年底改扩建能力为240万t／年。20世纪80年代后采用综合机

2、械化采煤工艺，1994年后采用综合机械化放顶煤工艺。在引进重型大功率高产高效综采设备后，原煤产量达到397.9万t。现在，南屯井田矿井正逐步向深部开采。由于地压大、煤体松软、围岩破碎，掘进过程中巷道中顶部煤体极易冒落、巷道围岩变形量大，因此巷道支护难度非常大，给掘进施工带来困难。在应力集中、变形较大的深部松软煤层沿空掘进巷道如何进行支护，就成了我们迫在眉睫急需攻克的难关。本文将以93上03工作面上顺槽施工为例，介绍采用锚、网支护技术，支护深部松软煤层沿空巷道的成功案例。1工程概况93上03工作面工作面位于九采二分区东北部，西北

3、与93上01工作面（已采）相邻，西南靠近93上风氧化露头掘进，东南与93上05工作面（已采）相邻（留设煤柱4m）。该顺槽为一单斜构造，中南高北低，西高东低，煤层厚度3.0～5.7m，平均5.0m，西部煤层倾角较小，东部煤层倾角较大。煤层老顶、底板岩性如图1所示。图193上03上顺槽地质综合柱状图2巷道布置由于上区段工作面推进过程中顶板运动的影响及上覆岩层支承压力的变化，造成工作面两侧煤体及煤层顶板支承压力的变化，因此，沿空顺槽掘进的时间和位置决定了其巷道围岩应力的分布及围岩支护成功的难易程度。所以，沿空顺槽掘巷的时间及位置的选

4、择，是决定巷道支护荷载大小的首要因素。2.1巷道掘进的最佳时间根据以往巷道矿压理论的研究可以确定，上区段采场顶板老顶触矸稳定后为沿空顺槽掘巷的最佳时间。由上区段采场两侧煤体受采动影响的变化过程（见图2）可以看出，煤体在上区段采场工作面回采过程中，由弹性压缩状态进入塑性破坏阶段，煤体产生较大变形量，如果在煤体弹性压缩阶段掘进巷道，则容易造成巷道产生变形破坏，不利于巷道维护。而上区段采场老顶触矸后，煤体变形基本稳定，此时掘进巷道，则巷道不易变形破坏，易于维护。a-上区段采场顶板处于相对稳定阶段；b-上区段采场顶板岩层显著运动阶段；

5、c-上区段采场顶板岩层稳定阶段；d-煤体压力叠加阶段图2采场两侧煤体随上区段工作面回来影响的过程2.2巷道掘进的最佳位置在存在内应力场的条件下，可能的送巷位置有4种（图3）：在内应力场中沿空送巷（位置1、位置2）、在外应力场中的煤柱护巷（位置3）、在原始应力区的大煤柱护巷（位置4）。由煤体上方支承压力分布规律可以看出，在位置3掘进巷道，正处于支承压力高峰区，巷道不易维护；在位置4掘进巷道，虽然巷道比较容易维护，但煤柱损失比较大，不符和充分利用和节约煤炭资源的原则，故这两种位置都不可取。在内应力场中，沿空送巷分为无煤柱送巷和小煤

6、柱送巷两种。无煤柱送巷虽然能充分开采煤炭资源，但存在巷道通风、上区段采场采空区残煤自燃等不利因素。因此沿空送巷的最佳位置为位置2所示的小煤柱送巷，最佳煤柱尺寸应是在煤柱煤体不发生裂隙向采空区漏风、诱发自燃的条件下，最小的煤柱尺寸。1-无煤柱沿空送巷；2-小煤柱沿空送巷；3-外应力场中的煤柱护巷；4-原始应力区的大煤柱送巷图3巷道掘进位置图3支护工艺及参数根据对沿空顺槽煤巷围岩应力分布驼峰图的分析，确定该顺槽采用锚、网＋锚索耦合支护技术施工，其具体支护设计参数为：①巷道断面形式为直墙半圆拱型，墙高1.3m，拱高1.7m，净宽4.

7、2m。②锚杆使用直径22mm、长2500mm的KMG400左旋无纵筋螺纹钢锚杆，呈三花型布置，排距600±50mm，间距1000mm。③每根锚杆用1卷CK（B）25100型树脂锚固剂卷锚固，锚杆锚固力不小于150kN。④钢筋梯子采用直径8mm的圆钢制作，有3100×100（mm），2100×100（mm），2100×300（mm）三种规格。1条3100×100（mm）和2条2100×100（mm）的钢筋梯子搭接相连组成一排，4条2100×300（mm）的钢筋梯子对接后扣扣相连组成一排，该两排钢筋梯子间隔布置。⑤金属网采用4片2

8、100×1200（mm）的菱形金属网，网格30×30（mm）。⑥采用复合托盘，上部为140×140×50（mm）的木托盘，下部为由废旧工字钢加工而成的铁托盘。⑦超前锚杆为直径32mm、长1800mm的管缝式锚杆。超前锚杆角度与煤层（顺槽方向）倾角15～20º布置，间距为300