浅析近距离煤层下层煤回采巷道支护参数优化

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　　摘 要：本文以汾西矿业集团中兴煤矿1209材巷支护为背景，通过阐述工作面基本情况，详细介绍了工作面原支护参数设计计算及支护形式，根据现场实际情况，队原支护参数进行了一定的优化，最终通过现场实践及矿压观测，巷道围岩变形得到了一定了控制。
　　关键词：近距离;下层煤回采巷道;支护参数优化
　　1 工作面概况
　　1209材料巷井下位于一采区北翼，位于1209运输巷西侧，与1209运输巷相距166m（中-中）。
　　1209材料巷沿2#煤层顶板掘进，2#煤位于山西组下部，煤厚在1.3m-2.4m，平均煤厚2.1m，属中厚煤层，是井田较稳定地段，煤层结构较简单，含夹矸1-2层，工作面稳定可采，煤质为黑色，属中灰、低中硫的瘦煤、焦煤，煤层倾角为2°-12°，平均倾角7°。顶底板岩性见下表。
　　2 1209材巷支护参数设计
　　2.1 采用工程类比法选择支护参数
　　根据我矿邻近1211运输巷支护参数，1209材料巷顶板采用锚杆、金属网、W钢带+锚索联合支护方式。两帮均采用锚杆、W钢带、金属网支护。顶锚杆采用Φ22×2400mm的左旋螺紋钢锚杆，间排距为975×1000mm。帮锚杆采用Φ20×2200mm左旋螺纹钢锚杆，帮锚杆间排距为1000×1000mm，锚索采用Φ21.6mm×7300mm钢绞线锚索。
　　2.2 支护验证
　　采用理论分析对巷道的支护参数进行分析验证，结果表明，巷道顶锚杆直径为22mm，长度2.4m，锚固力140kN，间排距975×1000mm;帮锚杆直为20mm，长度2.2m，锚固力100kN，间排距1000×1000mm;巷道锚索长度7.3m，间排距为1.0×2.0m的支护设计可以满足巷道支护需要。
　　3 1209材巷永久支护方式
　　1209材料巷永久支护采用锚杆+金属网+W钢带+锚索联合支护方式，两帮均采用锚杆+金属网+W钢带联合支护，其中金属网的铺设均采用全断面一次性铺网。
　　①锚杆：a顶锚杆采用Φ22×2400mm的左旋螺纹钢锚杆;b帮锚杆采用Φ20×2200mm的左旋螺纹钢锚杆。锚杆外露长度控制在螺母外10-50mm;
　　②锚固剂：顶（角）锚杆安装两支锚固剂，即MSK2355、MSZ2355型各一支，其中MSK2355型在上、MSZ2355型在下。帮锚杆安装一支MSZ2355型锚固剂。锚索安装三支锚固剂，一支MSK2355型（在上）、二支MSZ2355型（在下）;
　　③铺网：顶板、两帮铺设金属网，使用规格为7500× 1100mm，所有锚杆必须压在金属网上面。其网孔规格为53×53mm，要求网与网搭接宽度不小于100mm，联网丝采用16#铅丝剪成长400mm的小段，双股对折且扭结圈数不小于3圈，联网联紧，环距不大于200mm;
　　④W钢带：采用厚3mm的钢板滚压而成，顶板采用规格为：W-3-280-4100-5型钢带，两帮采用规格为：W-3-280-300-1型钢带配合锚杆进行施工，W钢带呈纵向布置;
　　⑤锚杆间排距：顶锚杆：顶锚杆呈矩形布置，顶锚杆间、排距为975×1000mm，每排5根。帮锚杆：呈矩形布置，帮锚杆间排距为1000×1000mm，两帮每排各2根，第一根帮锚杆距顶板500mm，第二根与第一根帮锚杆间距1000mm;
　　⑥锚固力：顶锚杆设计锚固力140kN，预紧扭矩300N·m;帮锚杆设计锚固力100kN，预紧扭矩200N·m;
　　⑦锚杆角度：角锚杆与铅垂线呈10°夹角，其他锚杆均与巷道顶板轮廓线垂直布置，帮锚杆垂直于两帮布置;
　　⑧锚索：锚索采用φ21.6mm×7300mm钢绞线锚索，锚索与巷道铅垂线成0°夹角。锚索间排距为1000×2000mm，每排布置3根，排距2000mm，锚索外露锁具长度：150-250mm。锚索张拉预紧力不小于200kN，锚索锚固力应不低于200kN。锚索必须紧跟工作面;
　　⑨锚杆托盘：顶锚杆采用拱型高强度托盘，其规格为厚度δ=10mm，Φ=120mm;帮锚杆采用U型棚梁加工而成的铁板，其规格为厚度δ=16mm，长为150mm、宽为150mm;锚索钢板采用δ=16mm的钢板制作，钢板规格δ16×285×285mm。
　　4 1209材巷支护参数优化及效果分析
　　4.1 1209材巷支护参数优化
　　针对巷道两帮压力明显，采取加强支护措施，对两帮支护由原来每帮施工两根锚杆更改为每帮施工三根帮锚杆，帮锚杆间距由第一根距顶板500mm，第二根距第一根1000mm，更改为第一根距顶板500mm，第二根距第一根900mm，第三根距第二根900mm，同时第一根必须紧跟工作面支护，第二根帮锚杆距迎头不超过1m，第三根帮锚杆距迎头不超过2m;菱形金属网规格为由7500×1100mm更改为9100×1100mm。
　　顶锚杆由原来每排施工5根更改为每排施工6根，间距由原来975mm更改为780mm;W钢带由5孔更改为6孔;锚索由7300mm更改为8300mm，间距由原来1000mm更改为1400mm，并配合长3200mm的W钢带使用，两边锚索分别与顶板呈70°夹角向两边倾斜施工;两帮施工Φ21.6×4500mm钢绞线锚索，两帮每帮每排施工1根锚索，锚索距顶板1200mm，与两帮呈30°夹角向上施工，排距2000mm，帮锚索与顶锚索对齐。
　　将顶、帮锚杆排距由1000mm更改为800mm，故工作面循环步距更改为0.8m，最大控顶距为1m，最小控顶距为0.2m，顶、帮锚索排距更改为1600mm，菱形金属网由9100×1100mm更改为9100mm×900mm;锚索支护由原来隔一排施工3根，更改为隔一排施工3根，隔一排施工4根依次交替进行支护，施工3根锚索时，锚索间距为1400mm，两边锚索距巷道两帮均为700mm;施工4根锚索时，锚索间距为1000mm，两边锚索距巷道两帮均为600mm，并配合3400mm长W钢带进行支护。
　　对于顶板破碎地段采用单体支柱配合工字钢棚梁进行“一梁二柱”加强支护。
　　4.2 效果分析
　　通过对1209材巷支护参数优化前后巷道变形量进行数据分析，原方案距离工作面100m时围岩趋于稳定，顶底板移近量为311mm，两帮移近量为273mm，优化方案后顶底板移近量减小为168mm，两帮移近量减小为202mm。
　　5 结论
　　通过对1209材巷顶锚杆间排距、帮锚杆数量进行优化加强，同时对于巷道顶板破碎地段进行架棚支护，减小了巷道断面变形量，保证了工作面安全生产，为具有类似地质条件的巷道提供了技术参数借鉴。
　　作者简介：
　　张彦武（1969- ），男，山西孝义人，1993年7月毕业于阳泉煤炭职业技术学院，采矿工程专业，大专，现为工程师。
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