宋瑜鋒

【摘 要】 針對(duì)切眼一次成巷圍巖控制困難問題，文章采用理論分析以及工程類比方法分析了采空區(qū)下切眼圍巖穩(wěn)定性，并確定了切眼一次成巷支護(hù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了切眼快速施工。研究結(jié)果表明：1）21506切眼與10907采面采空區(qū)底板破碎巖層間存在有11.36m厚穩(wěn)定巖層，上覆采空區(qū)對(duì)21506切眼掘進(jìn)/支護(hù)造成影響較小，同時(shí)切眼位于應(yīng)力降低區(qū)內(nèi);2）采用錨網(wǎng)索結(jié)合單體支柱方式可以對(duì)21506切眼一次成巷圍巖進(jìn)行控制;3）切眼一次成巷方式較傳統(tǒng)二次成巷方式縮短時(shí)間約1/3，同時(shí)可以降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

【關(guān)鍵詞】 切眼;一次成巷;采空區(qū);破碎巖層;圍巖支護(hù);應(yīng)力降低區(qū)

【中圖分類號(hào)】 TD353 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 2096-4102（2020）04-0007-02 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

傳統(tǒng)切眼采用二次成巷方式施工，雖然可以確保巷道圍巖穩(wěn)定，但是卻存在施工速度慢、效率低等問題。隨著采礦技術(shù)不斷發(fā)展，對(duì)切眼掘進(jìn)及支護(hù)速度有了更高的要求，切眼一次成巷支護(hù)技術(shù)逐漸在礦井中推廣應(yīng)用。

1工程概況

山西某礦21506綜采工作面切眼長220m，開采15號(hào)煤層。21506綜采工作面與上覆9號(hào)煤層10907采面切眼內(nèi)錯(cuò)15m，具體采面位置關(guān)系見圖1。

21506綜采工作面開采的15號(hào)煤層厚度均值為2.78m，直接頂為厚7.67m K2灰?guī)r;基本頂為厚7.66m砂質(zhì)泥巖，直接底為厚35m峰峰組灰?guī)r，具體9號(hào)、15號(hào)煤層頂?shù)装鍘r性見表1。

2 21506采面切眼受上覆9號(hào)煤層采空區(qū)影響分析

2.1 9號(hào)煤層開采引起底板塑性區(qū)擴(kuò)展深度

根據(jù)彈塑性理論得知，當(dāng)煤層底板受到水平應(yīng)力P≥底板巖體抗拉強(qiáng)度T時(shí)，煤層底板會(huì)出現(xiàn)一定程度隆起，同時(shí)底板內(nèi)巖層會(huì)產(chǎn)生大量的裂隙。若切眼布置在上覆采面開采引起的底板裂隙發(fā)育帶范圍內(nèi)，勢(shì)必會(huì)給切眼圍巖控制帶來顯著的不利影響。

21506采面與10907采面采空區(qū)層間距為15.0m，21506采面切眼與9號(hào)煤層采空區(qū)底板破壞區(qū)存在接近11.36m的完整巖層，預(yù)計(jì)10907采面采空區(qū)不會(huì)給21506采面切眼掘進(jìn)及圍巖控制帶來顯著的不利影響。

2.2 21506采面切眼圍巖分級(jí)判定

采用理論分析方法對(duì)21506采面切眼圍巖分級(jí)進(jìn)行判定，采面圍巖巖性參數(shù)為：

U={σ，D，K，H，W}={32，0.3，1.0，750，10%}其中σ為圍巖抗壓強(qiáng)度（32MPa）;D為圍巖完整性系數(shù)（0.3）;K為圍巖應(yīng)力集中系數(shù)（1.0）;H為埋深（取值750m）;W為圍巖吸水率（取值10%）。

依據(jù)有關(guān)研究成果，將21506采面切眼圍巖穩(wěn)定性判定為III類，中等穩(wěn)定圍巖。根據(jù)大量的工程實(shí)踐，采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方法可以確保該類型圍巖穩(wěn)定。

3切眼一次成巷支護(hù)方案

3.1切眼一次成巷可行性分析

切眼圍巖支護(hù)效果與圍巖自身強(qiáng)度、應(yīng)力分布、支護(hù)參數(shù)、掘進(jìn)方式有較大關(guān)聯(lián)。21506采面與10907采面采空區(qū)底板巖層破碎帶間有11.36m間的原巖區(qū)，同時(shí)采面切眼位于10907采空區(qū)下覆應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，切眼圍巖有較好的受力環(huán)境。

21506采面切眼直接頂為K2灰?guī)r，直接底為鋁土質(zhì)泥巖，圍巖自身穩(wěn)定性較強(qiáng)。巷道支護(hù)采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式。根據(jù)大量工程實(shí)踐結(jié)果，這種支護(hù)方式可以確保圍巖穩(wěn)定。斜長220m，凈高2.8m、凈寬6.0m，采用炮掘方式可以實(shí)現(xiàn)一次性成巷，成巷后圍巖可以在短時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。

通過上述分析，21506采面切眼具備一次成巷條件，采用合適的支護(hù)參數(shù)可以確保切眼穩(wěn)定。

3.2支護(hù)方案

一次成巷切眼支護(hù)采用錨網(wǎng)索、梯子量結(jié)合單體支柱方式對(duì)圍巖進(jìn)行控制，依據(jù)工程類比法，具體確定的錨網(wǎng)索支護(hù)參數(shù)見表2，具切眼支護(hù)斷面見圖3。

由于該礦首次采用切眼一次成巷技術(shù)，為了確保切眼圍巖穩(wěn)定，在切眼內(nèi)布置的單體支柱與掘進(jìn)迎頭間間距控制在25m以內(nèi)，錨桿、錨索施工完畢后的錨固力、預(yù)緊力必須滿足設(shè)計(jì)要求。在切眼掘進(jìn)期間，采用乳化液泵站為單體液壓支柱及時(shí)補(bǔ)充乳化液，從而確保單體有足夠的支持壓力。每天早班安排專人檢查單體情況，從而確保單體可以有效對(duì)頂板進(jìn)行支撐。

4效果比較分析

21506采面切眼支護(hù)完成后30d時(shí)間范圍內(nèi)頂板最大下沉量為125mm，頂板巖層保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯的變形及下沉情況。整個(gè)切眼掘進(jìn)、支護(hù)共計(jì)耗時(shí)40d，日掘進(jìn)進(jìn)尺達(dá)到5.2m，較傳統(tǒng)的切眼二次成巷施工方式時(shí)間縮短約1/3，為后續(xù)綜采設(shè)備安裝、調(diào)試等爭取了時(shí)間。同時(shí)采用切眼一次成巷支護(hù)方式，避免二次成巷施工方式存在的刷幫工作，降低巷道支護(hù)材料使用量，并在一定程度上降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

5總結(jié)

針對(duì)21506采面切眼地質(zhì)情況，通過理論分析法得出切眼與上覆9號(hào)煤層采空區(qū)底板破碎區(qū)間存在有11.36m完整巖層，用模糊評(píng)價(jià)法得到切眼圍巖巖性屬于III類中等穩(wěn)定圍巖，切眼采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式可以確保圍巖穩(wěn)定。

采用工程類比確定了21506采面一次成巷切眼圍巖支護(hù)參數(shù)，現(xiàn)場應(yīng)用后切眼掘進(jìn)及支護(hù)耗時(shí)較傳統(tǒng)切眼施工方法降低1/3以上，同時(shí)可以降低切眼支護(hù)、施工成本及作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，現(xiàn)場應(yīng)用取得顯著效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉德亮.西曲礦切眼成巷方式確定及實(shí)踐[J].山西焦煤科技，2020，44（2）：22-25.

[2]吳國橋，李磊，王紅勝，等.大傾角開切眼一次成巷支護(hù)與施工技術(shù)應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2019，44（5）：10-12.

[3]燕東亮.綜采工作面切眼一次成巷圍巖控制技術(shù)[J].水力采煤與管道運(yùn)輸，2019（3）：84-86.

[4]王彬彬.馬蘭礦10608工作面切眼大斷面一次成巷掘進(jìn)技術(shù)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2019，35（7）：131-132，135.

[5]寧建勇.大斷面切巷一次成巷快速施工技術(shù)[J].江西煤炭科技，2019（2）：44-45，48.

[6]張寶春.切眼大斷面一次成巷與分次成巷技術(shù)研究[J].能源與環(huán)保，2017，39（8）：213-216.

[7]吳昕.采空區(qū)下綜采工作面開切眼一次成巷支護(hù)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，43（9）：139-143.

[8]魏錦平，李宗岑，桑培淼.基于模糊綜合評(píng)判的回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類[J].煤炭工程，2010（5）：69-72.