谈煤矿综采轨道顺槽掘进支护措施

摘要：巷道支护是井下开采的关键环节，随着我国煤矿开采深度的不断延伸，面临的支护难题将会越来越多，全面提升支护质量已经成为了制约煤矿企业实现可持续发展的关键因素。特别是工作面顺槽的支护，在各种类型因素的影响下，出现了较大的变形问题。本文以实际工程案例，对巷道出现了变形破坏的原因进行了研究，并结合工程地质情况，对巷道支护方案进行了优化，从巷道翻修情况来看，取得了较好的支护效果。

关键词：综采；轨道顺槽；掘进支护；措施；探析

1工程概况

义棠倡源煤矿090703综采轨道顺槽在井口以西1140m，盖层平均厚度为280m左右,该工作面地表属山地地形。北部为山西焦煤集团介休正益煤业，东部为五采区胶带巷（二段），西部为古空区，南部为未采动区，上部为9#煤采空区。其中煤层情况、顶底板岩性分别见表1、表2。根据附近巷道收集资料及掘进巷道实见，该工作面主要受Fs6断层影响，该断层为逆断层，落差3m，且断层走向与工作面平行。

2090703综采轨道顺槽掘进支护存在的问题

本次巷道设计采用工字钢架，部分地段加入了锚网喷支护，但是在巷道支护后，巷道在较短的时间内出现了较大的问题，表现出突出的变形破坏。从现场的勘查情况来看，在巷道开掘后，顶板出现明显弯曲，底板出现明显的鼓裂，两帮也有着明显的开裂与收敛的情况。很多地段的锚段也被拉断，形成了较多的网兜。特别是随着工作面的持续生产，巷道压力带来的问题表现出明显的增强，很多地段有了明显的岩石离层的问题。从具体的测量来看，巷道顶板平均的下沉量超过了200mm，底板平均的鼓起来超过了250mm，巷道两帮的收敛量也超过了300mm，整个巷道支护的完好率低于了40%，巷道的功能已经完全的丧失，严重影响到工作面的正常生产。巷道整体的变形对比图见图1所示。从巷道出现的变形破坏情况，为了保证巷道的正常使用，选择使用理论分析和实验室分析的方式，对巷道出现的变形破坏情况进行了研究。得出导致巷道出现大变形破坏的主要原因有如下几个方面。第一，巷道所处地段有明显的应力集中的问题。从巷道所处的地段来看，周边的煤层已经被大量的开采，附近的煤层已经开采完毕，导致巷道煤柱有着较为明显的应力集中问题，应力集中的系数也相对较高。这是导致巷道出现较大较快变形的主要原因。在巷道进行下分层的开采时，在工作面采动影响下，巷道支护体出现了明显的破坏，随着支撑压力的不断变化，围岩出现了多次应力重新分布的问题，导致巷道围岩在多次应力重新分布之下，出现了较大的变形破坏。第二，巷道底板围岩在水体的浸润作用下，整体的强度出现了明显的下降，特别是本次巷道掘进，选择使用的是沿着煤层底板的掘进，从底板的岩性来看，有着较多的砂质泥岩，这类岩石在遇到水体的情况下，会出现明显的变软问题，再加上外界高盈利的作用，非常容易出现明显的底鼓，这也是导致巷道出现了较为明显的底鼓的原因。第三，从巷道开掘采取的施工工艺来看，选择使用的多数为钻眼爆破的方式，在爆破作用下，对巷道围岩产生了震动，也就是对围岩产生了一定的破坏，这种破坏往往会影响到巷道深层的稳定性，最终导致巷道出现了较大的变形破坏。此外，从巷道原有支护的结构来看，支护体与巷道围岩出现了明显的不相适应的问题，选择使用的工字钢支护的刚度、强度，特别是可缩量方面均相对较差，再加上巷道所地段地应力相对较大，地质条件相对复杂，出现了巷道支护与实际需求不相匹配的问题，这也是导致巷道出现了较大范围变形破坏的原因。

3提升综采轨道顺槽掘进支护效果的相关措施

在本次返修时，对巷道服务年限、煤矿现有支护材料及巷道所处位置的实际地质情况进行了全面充分的考虑，对巷道整体进行了全面的优化改进。改进后的支护示意图，见图2所示。具体支护为：在巷道掘进时，仍旧选择使用工字钢棚进行初次支护。同时，为了提升工字钢棚的支护效果，在棚腿下部焊接上了柱鞋，主要目的是为了提升支架和煤层底板的实际接触面积，从而更好降低底板出现的应力集中的问题，减少单位面积上的压强，有效的预防控制工字钢棚出现的下沉问题。在支架设计时，对支架的中宽度进行了增加，这对于提示支架的抗测压强度有着明显的作用。同时，适当增加了支架支护的密度，从先前的间距800mm，调整到间距600mm。在巷道底板出现了较大的顶压问题时，在工字钢梁下部架设了中柱，更好提升了支架的稳定性。此外，为了更好提升支护的整体性，全巷道设计采用了木锚杆支护的方式，重点对巷道两帮的支护强度进行加强。巷道在实施了上述支护方案之后，对巷道整体的稳定性进行了全面的观测，从观测情况来看，巷道整体的变形问题相对较小，整个断面均处于有效可控的范围内，较好保证了巷道整体的稳定性，满足了巷道实际使用的需要。

4结语

综上分析，在煤矿工作面开采的过程中，全面提升工作面顺槽的支护质量是当前煤矿企业面临的共同难题，从本工程的返修情况来看，通过采取针对性的返修支护措施，整体取得了较好的支护质量，对类似巷道的支护也提供了一个方向。因此，煤企在提升工作面顺槽支护质量时，需充分结合企业实际，注重提升支护方式的耦合性，不断提升支护质量。

参考文献

[1]王文胜,侯晓飞,马隽,等.交错式掘进超前支护装置安全互锁液控的设计与应用[J].机械管理开发,2020,35(12):45-46.

[2]刘允秋,修国林,张玉华,等.超千米深井极松散破碎岩体岩石力学试验与岩体质量评价[J].现代矿业,2020,36(12):77-79.

[3]王利明,李凤远,张兵,等.全断面硬岩隧道掘进机隧洞钢拱架支护现场试验的力学性能及稳定性判断[J].科学技术与工程,2020,20(34):14223-14228.

作者：温俊 单位：山西凯嘉能源集团有限公司