古城矿N1305沿空留巷复合支护技术的实践_张梁亮.pdf

342023 年第 2 期古城矿 N1305 沿空留巷复合支护技术的实践张梁亮（潞安化工集团古城煤矿，山西 长治 046100）摘 要 针对古城煤矿 N1305 沿空留巷顺槽存在两帮移近和底鼓量大的问题，对巷道围岩松动圈进行测定，提出了“锚网索+帮部注浆锚索+注浆加固”的巷道新修复方案。N1305沿空留巷顺槽14001480 m段试验表明：巷道顶、底板和两帮最大位移量较小，均在合理范围内，新修复方案合理可行。关键词 软岩；巷道；修复；支护中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.02.013Practice of Compound Support Technology for the N1305 Retaining Roadway Along Goaf in Gucheng MineZhang Liangliang(Luan Chemical Group,Gucheng Coal Mine,Shanxi Changzhi 046100)Abstract:Aiming at the problems of two sides moving close and large floor heave in the gateway of N1305 goaf retaining roadway in Gucheng Coal Mine,the loose zone of the roadway surrounding rock is measured,and a new roadway repair scheme of anchor net cable+sides parts grouting anchor cable+grouting reinforcement is put forward.The test of the N1305 gob-side roadway channel from 1400-1480 m shows that the maximum displacement of roadway roof,floor and two sides is relatively small,all within a reasonable range,and the new repair scheme is reasonable and feasible.Key words:soft rock;roadway;repair;support收稿日期 2022-07-16作者简介 张梁亮（1985），男，山西屯留人，2012 年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，本科，助理工程师，研究方向：深井大段面巷道修复。张梁亮：古城矿 N1305 沿空留巷复合支护技术的实践张梁亮：古城矿 N1305 沿空留巷复合支护技术的实践1 工程概况潞安化工集团古城煤矿 N1305 沿空留巷顺槽长度 2175 m，沿 3 号煤层布置，3 号煤层平均厚度 6.32 m，平均倾角 1。N1305 沿空留巷顺槽严重变形需返修段为泥质砂岩和砂质泥岩，围岩应力高度集中，岩层屈服进入塑性状态，巷道围岩变形量较大，围岩破裂范围大，巷道围岩松动圈范围增大，表现为支护扭曲变形，巷道两帮突出明显，最大移进量约为 1000 mm。2 巷道围岩松动圈测定为了确定 N1305 沿空留巷顺槽严重变形区返修合理支护方案，在 N1305 沿空留巷顺槽严重变形区进行巷道围岩松动圈测定。围岩松动圈测定方案：距扩巷 2 m 处布置测站，5 个钻孔成像断面，布置 5 个钻孔，深度 10 m。松动圈测定设备采用ZKXG30 型钻孔成像仪，主要由主机、探杆、探头数据线组成。N1305 沿空留巷顺槽松动圈观测顶板孔成像截图如图 1，N1305 沿空留巷顺槽成像结果如图 2。（1）左侧帮部 2 m 水平钻。左侧帮部 2 m 范围内煤体受围岩应力增大，煤体压实度上升，部分裂隙处于闭合状态，煤体较松软。（2）左侧帮部肩窝 10 m 倾斜钻孔。左侧帮部肩窝 02 m 范围内为巷道围岩第 1 破碎区，整体破碎情况呈现逐渐减小趋势；2.56.5 m 范围为巷道围岩稳定区，巷道围岩整体表现稳定，局部有破碎现象出现；7.09.0 m 范围为巷道围岩第 2 破碎区，破碎程度要小于 02 m 范围的第 1 破碎区；9.010.0 m 范围为巷道围岩稳定区岩层。（3）顶板 9.8 m 垂直钻孔。02.54 m 范围为巷道围岩第 1 破碎区；3.06.5 m 范围为巷道围岩岩层稳定区，巷道围岩整体表现稳定，局部有破碎现象352023 年第 2 期张梁亮：古城矿 N1305 沿空留巷复合支护技术的实践张梁亮：古城矿 N1305 沿空留巷复合支护技术的实践出现；7.08.95 m 范围为巷道围岩第 2 破碎区，破碎程度要小于 02.54 m 范围的第 1 破碎区；9.59.8 m 为巷道围岩稳定岩层，且层厚增加。（4）右侧肩窝 9.83 m 倾斜钻孔。02.49 m 范围为巷道围岩第 1 破碎区，整体破碎情况呈现逐渐减小趋势；3.04.0 m 为巷道围岩岩层稳定区，巷道围岩整体表现稳定，局部有破碎现象出现；4.386.0 m 为巷道围岩第 2 破碎区，破碎程度要小于 02.54 m 的第 1 破碎区；6.59.8 m 为巷道围岩稳定岩层，在 7.5 m 处围岩有局部塑性。（5）右侧帮部 4.78 m 水平钻孔。00.5 m 范围为巷道围岩第 1 破碎区，煤体呈松散的大块体状，纵向与横向裂隙分布交错明显，整体破碎情况呈现逐渐减小趋势；0.91.0 m 范围为巷道围岩岩层稳定区，巷道围岩整体表现稳定，局部有破碎现象出现；1.652.0 m 范围为巷道围岩第 2 破裂区，此时巷道围岩破裂严重，煤体块状掉落，围岩塑性再一次被破坏；2.664.78 m 范围及以上区域为压实围岩稳定区域，此时围岩煤体由松散状态变为压实状态，不存在明显的裂隙和破碎。图 1 N1305 沿空留巷顺槽顶板孔成像截图3 巷道修复支护方案分析3.1 原巷道修复方案N1305 沿空留巷顺槽采用“锚网索”支护方式。锚杆采用 22 mmL2400 mm 让压锚杆，杆体材质为高强螺纹钢（Q500），锚杆预应力 190 kN 以上，扭矩在 400 Nm，锚杆间排距 1000 mm1000 mm；锚索采用 21.8 mmL8300 mm 钢绞线，间排距 1000 mm1600 mm，每排 4 根锚索，配用 14#槽钢加工的锚索托梁，长度 3000 mm，托梁内设三个锚索孔，迈步式布置。锚网索后架设 36U 型钢棚，钢棚间距为 600 mm，棚间用 22 mm 的圆钢制作的拉杆连接，采用矸石对棚后空隙进行充填处理，最后再进行复喷作业。3.2 巷道变形破坏原因分析对 N1305 沿空留巷顺槽围岩变形大、两帮移近和底鼓量大的问题进行分析，主要原因如下：（1）两帮为软弱煤层，顶板为泥质砂岩和砂质泥岩，巷道水平应力较大，表面混凝土喷层易脱落。（2）泥质砂岩、粉砂质泥岩、细砂岩等单独岩层相互之间无法有效地黏结在一起，水平应力作用下岩层易形成块状垮落。（3）在岩层内部 2.53 m、88.5 m 深度位置周期性出现严重的破断带，锚杆、锚索端头黏结结合力较差，施加预紧力破碎带更加严重。3.3 巷道修复支护方案优化采用复合修复支护方式1-6，主要为 4 步：预留断面；刷大断面后进行锚网索一次支护；帮部锚索控制帮缩量；注浆加固支护方案。（1）锚网索一次支护。锚网索一次支护按原巷道修复方案进行，提高一次支护中锚杆预紧力至190 kN，锚索预紧力至 240 kN，提高支护效果。（2）帮部锚索控制帮缩量。针对 N1305 沿空留巷顺槽侧压和顶压都非常大，且有严重底鼓，取消之前的巷道底梁支护，调整为帮锚索进行帮缩控制，地锚控制底鼓。实施技术关键为：帮锚索 采 用 21.8 mmL5300 mm 钢 绞 线，锚 索 间排距 1000 mm1500 mm，每排三根；地锚采用22 mmL2400 mm 高强锚杆，锚杆间排距 2000 mm1500 mm，每排两根。（3）注浆加固。由于 N1305 沿空留巷顺槽已经过多次的修复和松动，巷道围岩可锚性较差，设计采用“浅部+深部”注浆方案提高巷道围岩强度及锚杆的锚固力。4 现场工业性试验N1305 沿空留巷顺槽 14001480 m 段 80 m 设为工业性试验段，采用新设计的复合修复方案进行362023 年第 2 期20 mm-L2500 mm，主托盘为蝶形D150150-8型，副托盘为 W300-280 型，间排距为 770 mm800 mm，距 离 顶 帮 交 接 间 距 250 mm，锚 固 剂 为MSZ2360-3 节/孔。采用 22 mm-L4300 mm 注浆锚索进行加固，间排距 770 mm800 mm，距底板506 mm。帮网采用菱形 8#铁丝，宽度 900 mm，长度 3800 mm。4 结论（1）巷道收敛分析。3306 运输顺槽小煤柱沿空掘巷试验段施工，每 10 m 设置十字布控点一组，定期对巷道收敛进行分析总结。通过现场数据收集及分析，顶板下沉量平均为 80 mm，最大为 130 mm，巷道左右两帮收敛量平均为 180 mm，最大为240 mm。通过与以往支护形式（锚网+U 型棚双重支护）对比，巷道变形量有所减少，能够保证巷道（上接第 33 页）工业性试验，布设监测站对顶底移近量及两帮位移量进行监测。对 2022 年 1 月3 月的监测数据分析可知，N1305 沿空留巷顺槽 14001480 m 段巷道支护前期巷道围岩变形相对较快，30 d 后巷道围岩变形表现为较慢趋势，巷道围岩逐渐趋于稳定状态。N1305沿空留巷顺槽顶、底板最大移近量为 59.7 mm，两帮最大位移量79.6 mm，巷道围岩整体变形量较小，修复后的支护方案可有效保障巷道围岩的稳定性。图 2 N1305 沿空留巷顺槽成像结果示意图（m）5 结语 采用 ZKXG30 型钻孔成像仪对 N1305 沿空留巷顺槽进行松动圈测定，提出了“锚网索+帮部注浆锚索+注浆加固”的巷道优化修复支护方案。工业性试验表明优化修复支护方案可有效保障巷道围岩的稳定性。【参考文献】1 李晓飞，宋卫东，修国林，等.支护区冒顶巷道控顶修复技术研究与应用 J.矿业研究与开发，2021，41（11）：107-111.2 李金龙，刘畅.深井软岩巷道支护结构失效及围岩修复技术研究与应用 J.内蒙古煤炭经济，2020（23）：59-60.3 韩老虎，崔玉攀，徐耀，等.大松动圈软岩巷道修复复合支护技术研究与实践 J.煤炭技术，2020，39（04）：85-87.4 秦利斌，杨景华.锚注网喷支护技术在胶带硐室修复中的应用 J.现代矿业，2019，35（08）：230-231+234.5 魏晏军.软岩巷道修复支护技术研究与应用 J.江西煤炭科技，2016（04）：69-71.6 徐耀，郭昌贵，金志远.糯东煤矿副平硐严重变形区围岩钻孔窥视分析 J.中国煤炭工业，2020（08）：60-61.断面及支护强度满足回采要求。（2）单进水平分析。3306 运输顺槽采用新型锚网支护方式后，有效减少作业工序及材料准备时间，有效减少工人作业强度，单进水平能够保持在 160 m/月，较以往锚网+U 型棚双重支护提高近30%。（3）经济效益分析。通过留设 9.0 m 小煤柱沿空掘巷技术，使得 3306 工作面长度增加 21 m，在保证回采安全前提下，工作面可采煤量增加近 20万 t。【参考文献】1 李赵岩，冒薛清，常哲.综采工作面沿空掘巷煤柱确定及支护参数确定 J.内蒙古煤炭经济，2020（20）：4-6.2 程详.沿空掘巷合理煤柱尺寸的数值模拟研究 J.煤炭技术，2010，29（10）：83-85.3 郭保华，涂敏.厚煤层沿空掘巷合理煤柱尺寸的数值分析 J.陕西煤炭，2006（01）：15-17+14.