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[摘 要]厚煤层综放工作面切眼断面跨度大、顶煤强度低、围岩稳定性差，巷道支护难度大。本文针对汪家寨煤矿P41102综放工作面切眼的实际条件，分析了厚煤层综放开采切眼围岩破坏原因，确定巷道采用矿工钢棚 + 锚索 + 单体柱联合支护技术，探讨了巷道支护参数，同时进行矿压观测掌握支护效果，现场支护效果良好，为工作面顺利安装奠定了基础。研究成果为类似条件下的巷道支护提供借鉴和指导。
[关键词]厚煤层；综放工作面；大断面开切眼；联合支护
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0027-01
随着国民经济的高速发展，矿井产能、开采强度、开采深度、机械化程度等不断加大，巷道断面和采掘机械逐渐向大型化转变。综放开采是目前厚煤层最为普遍的开采方式之一，但其切眼存在跨度大、顶煤强度低、围岩稳定性差、支护难度大等问题，严重影响矿井的安全生产。
相关文献针对厚煤层综放工作面切眼支护问题进行了大量研究，提出了一些相关理论及针对性的支护技术，但由于巷道赋存条件和影响因素的复杂性、多变性和不确定性，巷道支护技术不尽相同。本文以汪家寨煤矿P41102综放工作面切眼为研究对象，基于工作面切眼实际条件确定巷道采用矿工钢棚+锚索+单体柱联合支护技术，并进行矿压观测掌握支护效果，为厚煤层综放工作面大跨度切眼支护积累了经验。
1 试验巷道概况
平四采区41102综放工作面切眼从P41102外回巷6#导线点往北50m为开门中。按114°（真）方位掘进，总工程量约98m，该巷道位于平四采区北翼，上限标高+1696m，下限标高+1668m，西至P41102外回巷，东至P41102外运巷，煤层倾角16°，该巷道主要受F18断层及裂隙小构造发育影响，伴生构造复杂，煤层厚度及产状变化较大。
该巷道倾斜上方为小煤窑采空区、顶部C601、C504均未布置工作面、倾斜下方为未布置工作面、倾斜北面50米为福安煤矿采空区；地表为山坡耕地，无建筑物，地表标高为1957.4m～1915m，与地表最小高差为220m，最大高差为245m。
该巷道处于软岩煤层中，围岩松散破碎、断面大、离层、难支护，容易发生顶板冒落，常规的单一架棚或锚网支护已不再适应，因此有必要对巷道支护方式及参数进行研究，维护巷道的稳定。
2 厚煤层综放工作面切眼破坏原因
经理论分析、数值模拟及现场实测，影响厚煤层综放工作面切眼失稳破坏的主要有以下因素。
（1）断面跨度大。随着矿井机械化程度的提高，厚煤层综放开采设备日趋大型化，切眼断面尺寸越来越大，切眼跨度一般6～8m左右，甚至一些工作面达到9m、10m。切眼跨度的增加造成巷道顶板弯曲下沉严重，加速其破坏，成为影响大断面切眼围岩稳定的主控因素。
（2）围岩稳定性差。厚煤层综放工作面切眼一般沿煤层底板布置，巷道上方为厚度数米的托顶煤，局部区域达到10m，加之泥岩、页岩等软弱顶板，煤岩物理力学性质差，裂隙发育，围岩塑性区、破坏范围增加，极易导致顶板离层、垮落等现象，甚至产生冒顶事故。
（3）支护效果差。对于厚煤层大断面切眼而言，架棚支护虽然能够及时护帮护顶，往往因其支护强度不足造成垮架现象；锚网支护具有高强度、高预紧力、较好围岩适应性，但对围岩条件依赖性高，尤其对于松散破碎围岩，支护体与围岩适应性差，其护表性能不佳、锚固力不足、锚杆失效破断，难以形成稳定的承载结构。
3 工作面支护设计
基于特厚煤层综放工作面切眼破坏原因，针对P41102综放工作面切眼的具体条件，结合类似巷道的成功经验，确定巷道采取矿工钢棚+锚索+单体柱联合支护技术。
（1）巷道沿煤层底板布置，梯形断面，规格：上净宽5.2m，下净宽6.48m，净高2.3m，净断面13.4m2，掘进断面15.3m2。巷道分两次施工，第一次施工为梯形断面，规格：上净宽2.4m，下净宽3.68m，净高2.3m，净断面7.0m2，掘进断面8.1m2；第二次断面扩大施工为平行四边形断面，净宽2.8m，净高2.3m，净断面6.4m2，毛斷面7.2m2。
（2）巷道主体采用吊挂式前探梁作临时支护。前探梁为∏型梁，长度3.6m，共2根，间距800～1000mm；每根前探梁吊卡不少于2个，同根前探梁上的吊卡间距1200～1800mm，且前端吊卡距迎头距离不大于1800mm。
（3）巷道主体采用11号矿工钢棚支护，棚距600mm，柱窝深度200mm，相邻支架顶梁与顶梁、柱腿与柱腿之间采用连接板固定，矩形钢网、菱形钢网、钢丝绳罩顶，塑网、矩形钢网罩帮。钢丝绳直径不小于15.5mm，间距700mm，距巷道左边300mm，右边200mm；矩形钢网规格：长×宽=2300mm×700mm；塑网规格：长×宽=2300mm×700mm；钢网搭接长度不小于100mm，采用14号镀锌铁丝双边三花连接。
（4）巷道顶部采用Φ18.9mm×8000mm的钢绞线锚索，间排距1400mm×1200mm，五花眼布置（相邻两排错开），外露长度150～200mm，托盘规格：长×宽×厚=300mm×300mm×15mm，预紧力不小于100kN，每根锚索使用2卷Z2335（在里）和2卷M2335树脂锚固剂；巷道回采侧帮部采用木锚杆支护，Φ30mm，长度2.0m，木托盘规格：长×宽×厚=300mm×200mm×35mm，间排距750mm×600mm，距巷道顶、底板各400mm，锚固力不低于30kN；锚索及锚杆滞后迎头不大于6m。
（5）巷道第二次施工时在两梁铰接处各打一根单体柱加强支护，间距800mm，距两梁铰接处各400mm，初撑力不小于3MPa，每根单体柱必须穿木柱鞋及悬挂防倒链。
4 现场应用效果
为检验巷道支护效果及矿压规律，对巷道进行矿压观测，主要观测指标有顶底板移近量、两帮移近量、顶板离层量、锚索拉拔力等，分别在巷道中点及上下各40m处布置一组测点，共布置3组，观测周期为60天。
（1）巷道顶底板和两帮位移监测表明，顶底板和两帮主要表现为整体收敛变形，移近量逐渐增加，变形速率逐渐降低，并慢慢趋于稳定（40天后）；顶底板移近量平均70mm，变形速率最大为6.5mm/d；两帮移近量平均58mm，变形速率最大为5.8mm/d。
（2）顶板离层观测主要有深孔和浅孔2种，观测点在40天左右趋于稳定。顶板离层主要分布在浅部围岩（0～3m），最大离层值为8mm，深部围岩基本没有离层（3～8m），离层值约为1mm，围岩整体较为稳定。
（3）每组测点各有4根锚索进行拉拔力实验，锚索锚固力均在36MPa以上，全部达到设计要求，锚固效果良好。
（4）目前该切眼内综采设备已全部安装完毕并进行回采，巷道断面能够满足要求，整个支护体系的稳定性与完整性都得到显著提升。
参考文献
[1] 钱鸣高，石平五，许家林.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.
[2] 陈炎光，陆士良.中国煤矿巷道围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，1994.
[关键词]厚煤层；综放工作面；大断面开切眼；联合支护
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0027-01
随着国民经济的高速发展，矿井产能、开采强度、开采深度、机械化程度等不断加大，巷道断面和采掘机械逐渐向大型化转变。综放开采是目前厚煤层最为普遍的开采方式之一，但其切眼存在跨度大、顶煤强度低、围岩稳定性差、支护难度大等问题，严重影响矿井的安全生产。
相关文献针对厚煤层综放工作面切眼支护问题进行了大量研究，提出了一些相关理论及针对性的支护技术，但由于巷道赋存条件和影响因素的复杂性、多变性和不确定性，巷道支护技术不尽相同。本文以汪家寨煤矿P41102综放工作面切眼为研究对象，基于工作面切眼实际条件确定巷道采用矿工钢棚+锚索+单体柱联合支护技术，并进行矿压观测掌握支护效果，为厚煤层综放工作面大跨度切眼支护积累了经验。
1 试验巷道概况
平四采区41102综放工作面切眼从P41102外回巷6#导线点往北50m为开门中。按114°（真）方位掘进，总工程量约98m，该巷道位于平四采区北翼，上限标高+1696m，下限标高+1668m，西至P41102外回巷，东至P41102外运巷，煤层倾角16°，该巷道主要受F18断层及裂隙小构造发育影响，伴生构造复杂，煤层厚度及产状变化较大。
该巷道倾斜上方为小煤窑采空区、顶部C601、C504均未布置工作面、倾斜下方为未布置工作面、倾斜北面50米为福安煤矿采空区；地表为山坡耕地，无建筑物，地表标高为1957.4m～1915m，与地表最小高差为220m，最大高差为245m。
该巷道处于软岩煤层中，围岩松散破碎、断面大、离层、难支护，容易发生顶板冒落，常规的单一架棚或锚网支护已不再适应，因此有必要对巷道支护方式及参数进行研究，维护巷道的稳定。
2 厚煤层综放工作面切眼破坏原因
经理论分析、数值模拟及现场实测，影响厚煤层综放工作面切眼失稳破坏的主要有以下因素。
（1）断面跨度大。随着矿井机械化程度的提高，厚煤层综放开采设备日趋大型化，切眼断面尺寸越来越大，切眼跨度一般6～8m左右，甚至一些工作面达到9m、10m。切眼跨度的增加造成巷道顶板弯曲下沉严重，加速其破坏，成为影响大断面切眼围岩稳定的主控因素。
（2）围岩稳定性差。厚煤层综放工作面切眼一般沿煤层底板布置，巷道上方为厚度数米的托顶煤，局部区域达到10m，加之泥岩、页岩等软弱顶板，煤岩物理力学性质差，裂隙发育，围岩塑性区、破坏范围增加，极易导致顶板离层、垮落等现象，甚至产生冒顶事故。
（3）支护效果差。对于厚煤层大断面切眼而言，架棚支护虽然能够及时护帮护顶，往往因其支护强度不足造成垮架现象；锚网支护具有高强度、高预紧力、较好围岩适应性，但对围岩条件依赖性高，尤其对于松散破碎围岩，支护体与围岩适应性差，其护表性能不佳、锚固力不足、锚杆失效破断，难以形成稳定的承载结构。
3 工作面支护设计
基于特厚煤层综放工作面切眼破坏原因，针对P41102综放工作面切眼的具体条件，结合类似巷道的成功经验，确定巷道采取矿工钢棚+锚索+单体柱联合支护技术。
（1）巷道沿煤层底板布置，梯形断面，规格：上净宽5.2m，下净宽6.48m，净高2.3m，净断面13.4m2，掘进断面15.3m2。巷道分两次施工，第一次施工为梯形断面，规格：上净宽2.4m，下净宽3.68m，净高2.3m，净断面7.0m2，掘进断面8.1m2；第二次断面扩大施工为平行四边形断面，净宽2.8m，净高2.3m，净断面6.4m2，毛斷面7.2m2。
（2）巷道主体采用吊挂式前探梁作临时支护。前探梁为∏型梁，长度3.6m，共2根，间距800～1000mm；每根前探梁吊卡不少于2个，同根前探梁上的吊卡间距1200～1800mm，且前端吊卡距迎头距离不大于1800mm。
（3）巷道主体采用11号矿工钢棚支护，棚距600mm，柱窝深度200mm，相邻支架顶梁与顶梁、柱腿与柱腿之间采用连接板固定，矩形钢网、菱形钢网、钢丝绳罩顶，塑网、矩形钢网罩帮。钢丝绳直径不小于15.5mm，间距700mm，距巷道左边300mm，右边200mm；矩形钢网规格：长×宽=2300mm×700mm；塑网规格：长×宽=2300mm×700mm；钢网搭接长度不小于100mm，采用14号镀锌铁丝双边三花连接。
（4）巷道顶部采用Φ18.9mm×8000mm的钢绞线锚索，间排距1400mm×1200mm，五花眼布置（相邻两排错开），外露长度150～200mm，托盘规格：长×宽×厚=300mm×300mm×15mm，预紧力不小于100kN，每根锚索使用2卷Z2335（在里）和2卷M2335树脂锚固剂；巷道回采侧帮部采用木锚杆支护，Φ30mm，长度2.0m，木托盘规格：长×宽×厚=300mm×200mm×35mm，间排距750mm×600mm，距巷道顶、底板各400mm，锚固力不低于30kN；锚索及锚杆滞后迎头不大于6m。
（5）巷道第二次施工时在两梁铰接处各打一根单体柱加强支护，间距800mm，距两梁铰接处各400mm，初撑力不小于3MPa，每根单体柱必须穿木柱鞋及悬挂防倒链。
4 现场应用效果
为检验巷道支护效果及矿压规律，对巷道进行矿压观测，主要观测指标有顶底板移近量、两帮移近量、顶板离层量、锚索拉拔力等，分别在巷道中点及上下各40m处布置一组测点，共布置3组，观测周期为60天。
（1）巷道顶底板和两帮位移监测表明，顶底板和两帮主要表现为整体收敛变形，移近量逐渐增加，变形速率逐渐降低，并慢慢趋于稳定（40天后）；顶底板移近量平均70mm，变形速率最大为6.5mm/d；两帮移近量平均58mm，变形速率最大为5.8mm/d。
（2）顶板离层观测主要有深孔和浅孔2种，观测点在40天左右趋于稳定。顶板离层主要分布在浅部围岩（0～3m），最大离层值为8mm，深部围岩基本没有离层（3～8m），离层值约为1mm，围岩整体较为稳定。
（3）每组测点各有4根锚索进行拉拔力实验，锚索锚固力均在36MPa以上，全部达到设计要求，锚固效果良好。
（4）目前该切眼内综采设备已全部安装完毕并进行回采，巷道断面能够满足要求，整个支护体系的稳定性与完整性都得到显著提升。
参考文献
[1] 钱鸣高，石平五，许家林.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.
[2] 陈炎光，陆士良.中国煤矿巷道围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，1994.