浅谈某煤矿回风顺槽支护参数优化

浅谈某煤矿回风顺槽支护参数优化

熊兵

盐边县应急管理局 四川攀枝花 617100

摘要：回采巷道的安全稳定问题长期以来一直是我国煤矿巷道支护领域的重点研究问题之一。某矿回风顺槽由于其地质原因产生的巷道变形现象严重，已难以承担工作面正常生产。对此，通过理论分析、现场实测的方法，确定回风顺槽变形原因及变形情况，提出采用“锚杆+锚索+塑钢网”的方法对回风顺槽进行支护参数优化设计，取得了良好的支护效果。

关键词：回采巷道；构造应力；巷道支护

1.巷道变形原因分析

回风顺槽在回采期间巷道整体变形严重，成型效果差，且在回采期间，帮部破碎现象尤为明显，对此，结合矿区地质资料及实际开采情况，分析造成回风顺槽巷道变形严重原因如下：

1）高地应力

回风顺槽平均埋深380m，结合矿区地应力测试结果显示，在矿开采达到400m左右后，岩体平均垂直应力约为28.7MPa，水平应力达39.2MPa。矿井开采达到400m后普遍进入深部开采阶段，对于深部矿井，井下应力以水平应力为主，埋深400m时，矿井水平应力远大于垂直应力，此时巷道由于水平应力的主要作用，成型后向巷道内部挤压，进而造成巷道破坏。

2）巷道周围岩性

回风顺槽属煤巷，在煤层中布置。根据矿区地质资料，回风顺槽直接顶为泥岩，直接顶自身岩体强度较弱，加之随着矿井水理作用等影响，顶板淋水后岩体强度进一步减弱；同时由于巷道布置在煤层中，煤层强度较低，随着工作面的回采，巷道发生大面积变形。

3）支护体失效

观察回风顺槽原始支护方案能够发现，回风顺槽在帮部支护的锚杆间距较顶板支护略显较大，且通过巷道成型效果能够认为，在原始支护状态下，巷道支护体所产生的效果不好。

2 现场实测

2.1 观测方案确定

结合回风顺槽巷道整体变形情况，在回风顺槽开口500m处设立一段长度为100m的观测区域，观测区域内布置2个测站，测站间距50m，两测站距观测区域端部距离25m，主要针对巷道变形情况进行观测。

2.2 观测结果分析

原始支护情况下，巷道表面位移监测结果如图1所示。由图1可知，回风顺槽在回采期间，巷道两帮移进速度最大为60mm/d，最大变形速度时期处于距离迎头20~40m处，随着工作面的不断推进，巷道两帮变形速率逐渐下降，变形量逐渐上升，两帮最大变形量为241mm，在距离迎头85m处趋于稳定，分析得出，在观测点附近顶底板岩性条件及现有支护状态下，巷道在85m范围内变形较剧烈，85m范围后开始逐渐稳定；观察图1中顶板下沉量变化曲线能够得出，巷道在观测期间顶板最大下沉速度为58mm/d，最大变形速度时期处于距离迎头20~40m范围内，随着工作面的不断推进，顶板下沉速度开始逐渐衰弱，但整体下沉量逐渐增大，观测期间顶板最大下沉量为283mm，在距离迎头131m处，但通过曲线能够看出，顶板下沉量在距离迎头85m处已开始趋于稳定，分析最大顶板下沉量出现位置与两帮最大移进量位置有所差异的原因可能是由于十字布点法在人工进行监测时，人员操作导致出现的误差；观察图1中底鼓量变化曲线能够得出，巷道在观测期间底鼓最大变形速度为28mm/d，底鼓最大变形区域位于距离迎头40-55m期间，随着工作面的不断推进，底鼓变形速度开始逐渐减弱，但整体底鼓量不断增大，观测期间最大底鼓量为150mm，位于距迎头165m处，与顶板下沉量与两帮移进量不同的是，由于巷道底板为砂质泥岩，随着矿井水理作用对底板的不断作用，最大底鼓量发生时期与前两者差异较大，但相对整体而言，在距离迎头85m范围内，底鼓变化量较大，85m范围后，底鼓变化趋势不明显。通过以上分析能够得出，807回风顺槽巷道变形量在距迎头85m范围内变化较大，85m范围后基本保持稳定。

图1 原始支护下巷道表面位移监测结果图

3.优化支护方案确定

结合回风顺槽巷道变形原因分析及现场实测结果，对回风顺槽提出支护参数优化设计，优化结果如下：对顺槽支护采用“锚杆+锚索梁+塑钢网”联合支护，顶锚杆中间四排间距850mm，靠两侧两排间距1000mm，排距为600mm/1000mm交叉布置，锚杆采用Φ20×2500mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，配套钢托板尺寸：200×200×12mm，每根锚杆3节MSK2335；锚索采用4.8m锚索梁，锚索间排距1600mm×1600mm，锚索规格为Φ17.8×8300mm，每根锚索3节MSK2370型树脂药卷；帮部支护采用锚杆支护，帮锚杆间距800mm×1000mm，规格参数与顶板相同。

4.现场应用

在回风顺槽距离巷道开口1000m位置处建立测站1处，监测巷道表面位移变化情况，监测方法仍采用“十字”布点法进行监测，统计距迎头一定距离范围内巷道变形情况如图2所示。

由图2可知，工作面最大顶板下沉量为27mm，最大两帮移进量为25mm，最大底鼓量为15mm，与原始支护相比，无论顶板、两帮、底板变形情况均得到了有效控制，故巷道支护参数优化方案较原方案相比更为合理，对巷道变形控制起到了良好的作用。

图2 现场应用巷道变形数据图

5.结论

通过理论分析与现场观测结果发现，回风顺槽在回采期间帮部变形整体较大，造成帮部变形的主要原因是由于巷道布置在煤层中，且巷道埋深较大，构造应力使巷道向内部发生挤压，造成巷道大面积变形破坏。

通过对回风顺槽进行支护参数优化设计后，现场观测结果表明，巷道在观测期内最大顶板下沉量为27mm，最大两帮移进量为25mm，最大底鼓量为15mm，巷道成型效果好，优化参数取得了良好的效果。

参考文献:

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