长平矿五盘区复用巷道支护技术研究_张云.pdf

602023 年第 5 期收稿日期 2022-11-06作者简介 张云（1985），男，山西晋城人，2004 年毕业于山西煤炭职业技术学院采矿系，太原理工大学本科，助理工程师，现工作于晋城宏圣金成矿山建筑工程有限责任公司。张 云：长平矿五盘区复用巷道支护技术研究张 云：长平矿五盘区复用巷道支护技术研究长平矿五盘区复用巷道支护技术研究张 云（晋城宏圣金成矿山建筑工程有限责任公司，山西 晋城 048000）摘 要 针对长平矿五盘区复用巷道变形严重、巷道无法正常使用等问题，以五盘区 5302 工作面为背景，通过地应力测试和围岩强度测试得到了五盘区工作面围岩地质力学参数，并对 53022 复用巷道进行了初始支护方案设计。现场应用表明，53022 巷顶底移近量和巷帮移近量不大，锚杆受力较为稳定，有效地控制了巷道围岩变形。关键词 复用；巷道；支护中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.05.020Research on the Support Technology of the Reused Roadway in the Fifth Panel Area of Changping MineZhang Yun(Jincheng Hongsheng Jincheng Mine Construction Engineering Co.,Ltd.,Shanxi Jincheng 048000)Abstract:In view of the serious deformation of the reused roadway and the roadway can not be used normally in the fifth panel area of Changping Mine,taking the 5302 working face in the fifth panel area as the background,the geological and mechanical parameters of the surrounding rock of the fifth panel area working face are obtained through the crustal stress test and the strength test of the surrounding rock,and the initial support scheme is designed for the 53022 reused roadway.The on-site application shows that the displacement amount of the 53022 roadway roof and floor and the roadway side are not significant,and the anchor rod force is relatively stable,effectively controlling the deformation of the roadway surrounding rock.Key words:reuse;roadway;support晋能控股集团长平矿五盘区工作面复用巷道直接顶为砂质泥岩，极易风化变形破碎，回采期间巷道两帮部分区域蠕变变形严重，影响安全、通风、运输等环节，需要巷修才能满足巷道的使用要求1-2。因此，开展五盘区复用巷道支护技术研究，确保巷道的安全稳定。1 工作面概况长平矿五盘区 5302 综放工作面走向长度 1 509.17 m，倾斜长度295.00 m，煤层最大厚度5.93 m，最小厚度 5.16 m，平均厚度 5.64 m，工作面地面标高 10161132 m，工作面标高 422518 m，盖山厚度 556709 m。直接顶为 3.30 m 厚泥岩，基本顶为4.40 m 厚粉砂岩。工作面共布置 7 条顺槽巷道，其中 53022 巷、五盘区泄水巷为复用巷道，复用巷道两帮变形严重、底鼓明显。工作面巷道布置如图 1。图 1 5302 工作面布置示意图2 工作面地质力学参数测试在 5302 工作面开展地应力和围岩强度测试，掌握五盘区围岩物理力学参数，为复用巷道支护设计提供依据。2.1 地应力测试地应力测试共布置三个测点：第一测点位于4308 底抽巷（84301 工作面进风巷）100 m 处，第612023 年第 5 期张 云：长平矿五盘区复用巷道支护技术研究张 云：长平矿五盘区复用巷道支护技术研究二测点位于 53021 出煤横川（西翼第一回风巷）30 m 处，第三测点位于 5302 底抽一巷 100 m 处。测点具体位置如图 2。图 2 地应力测点位置示意图地应力测试结果表明：第一测点最大水平主应力为 11.55 MPa，最小水平主应力为 6.1 MPa，垂直应力为 14.55 MPa；第二测点最大水平主应力为 6.37 MPa，最小水平主应力为 3.89 MPa，垂直应力为 12.05 MPa；第三测点最大水平主应力为8.53 MPa，最小水平主应力为 4.6 MPa，垂直应力为 12.15 MPa；测试区域地应力场在量值上属于中等应力场，三个测点最大水平主应力方向分别为N54.86W、N30.2W 和 N48.4W。在巷道设计、施工及分析巷道变形原因时需综合考虑围岩地应力的大小和方向。2.2 围岩强度测试地应力测试结束后，在地应力测孔中利用WQCZ-56 型围岩强度测试装置3-4对巷道顶板以上及巷帮 10 m 范围内的岩体进行原位强度测试，对测试结果进行整理和计算可得：1）第一测点顶板以上 03.2 m 为细粒砂岩，岩层强度平均值为 98.77 MPa；3.210.1 m 为泥岩，岩层强度平均值为 31.13 MPa。顶板岩层破碎，裂隙发育，岩层完整性差。巷帮岩体裂隙发育，强度平均为 50.54 MPa。2）第二测点顶板以上0.10.5 m为泥岩，0.55.5 m 为砂岩，岩层强度平均值 56.08 MPa；5.56.4 m为泥岩，岩层强度平均值为 44.11 MPa；6.48.1 m为砂质泥岩，岩层强度平均值为64.45 MPa；8.110.0 m 为砂岩，岩层强度平均值为 80.81 MPa。3）第三测点顶板以上 02.8 m 为粉砂岩，岩层强度平均值为 59.47 MPa；2.84.2 m 为砂质泥岩，岩层强度平均值为 54.79 MPa；4.25.0 m 为细粒砂岩，岩层强度平均值为 47.85 MPa；5.08.5 m 为砂质泥岩，岩层强度平均值为 73.08 MPa；8.59.8 m为泥岩，岩层强度平均值为 48.68 MPa。巷帮岩体裂隙发育，强度平均值为 53.52 MPa。4）通过第二测点巷帮煤体强度测定，经计算得出 5302 工作面 3#煤平均强度值为 9.07 MPa，煤体强度测试曲线波动范围较大，反映出测点附近巷帮煤体松散、破碎。3 复用巷道支护参数设计3.1 巷道断面设计结合巷道使用功能要求，设计断面尺寸为掘进宽度 5.6 m、掘进高度 4.3 m，沿 3#煤层顶板掘进，留底煤。3.2 锚杆支护设计1）巷道顶板支护锚 杆 型 号 MSGLW-500/222400，直 径 为22 mm，长度为 2400 mm，每排 6 根，排距 1000 mm，间距 1000 mm，顶角锚杆距离巷帮 300 mm，垂直顶板打设，锚固力不小于 190 kN，预紧力矩范围 400550 Nm。锚杆托板规格为 150 mm150 mm10 mm，W 钢 护 板 规 格 为 400 mm280 mm4 mm。锚索型号 SKP22-1/1720-8300，直径22 mm，长度 8.3 m，采用“4-4-4”矩形布置，排距 1000 mm，间距 1400 mm，距离巷帮 700 mm，垂直顶板打设。锚索托板规格为 300 mm300 mm16 mm，锚索张拉到 350 kN，预紧力损失后不小于 250 kN，外露长度不大于 300 mm。采用 10#铅丝机织的金属网护顶，网格为 50 mm50 mm，规格为 5800 mm1100 mm。2）巷道两帮支护锚杆型号 MSGLW-500/222400，杆体直径 22 mm，长度 2.4 m，每排 5 根单体锚杆，排距 1000 mm，间距 900 mm，顶部锚杆距顶板 300 mm。锚索型号SKP22-1/1720-5300，直径22 mm，长度5.3 m，采用“2-2-2”矩形布置，排距 1000 mm，间距 1600 mm，每排 2 根锚索，距离顶底板分别为 0.5 m 和 2.2 m。采用 10#铅丝机织的金属网护帮，规格为 4400 mm1100 mm。锚杆采用两支锚固剂，规格为MSK2335 和 MSZ2360；锚索采用三支锚固剂，一支规格为 MSK2335，另外两支规格为 MSZ2360。具体支护参数如图 3。3）设计要求622023 年第 5 期严格控制巷道断面尺寸，当巷道宽度超过 6000 mm且小于6300 mm时，每排顶板须补打一根锚索；当巷道高度超过 4300 mm 且小于 4500 mm 时，在每排巷道两帮距底板 500 mm 处各补打 1 根锚杆。（a）顶板支护参数（b）巷帮支护参数图 3 5302 复用巷道支护参数（mm）4 应用效果为验证巷道支护效果，在复用巷道 53022 巷布设矿压监测测站，监测掘进期间和回采期间的巷道支护体受力及表面位移情况，监测结果如图 4。（a）53022 巷支护体受力曲线（b）53022 巷表面位移监测曲线图 4 53022 巷矿压监测结果由图 4 的监测曲线可知：巷道掘进期间，锚杆受力总体上稳中有升，增加幅度不大，最大受力 80 kN 左右，未到锚杆的屈服强度，受力较为稳定，锚固范围内围岩稳定性良好。工作面回采期间，53022 复用巷道两帮移近量 248 mm，顶板下沉量133 mm，顶底移近量 193 mm，顶底移近量和巷帮移近量不大，巷道围岩变形控制效果较好。5 结论通过在 5302 工作面开展地应力和围岩强度测试，得到了五盘区围岩地应力大小和方向，掌握了巷道顶板和两帮的岩性及围岩强度值，并据此设计了复用巷道支护参数。现场试验结果表明，巷道掘进期间及工作面回采期间，53022 复用巷道锚杆受力较为稳定，顶底移近量和巷帮移近量不大，巷道的支护参数设计合理可靠，有效地控制了五盘区复用巷道的围岩变形，是适合长平矿五盘区工作面复用巷道安全、有效和经济的支护方式。【参考文献】1 彭业晋，孙志勇.岳城煤矿复用巷道支护效果分析及对策 J.山西煤炭，2014，34（02）：57-59.2 孟小朋.4316 工作面复用巷道支护技术研究 J.山东煤炭科技，2020（12）：48-50.3 屈平，杨惠斌，张小康.三交河煤矿巷道围岩强度测试研究 J.煤炭技术，2019，38（10）：43-45.4 郑金平.厚煤层一次采全高回采巷道支护设计优化 J.山西煤炭，2017，37（03）：27-30.