深部特厚煤層工作面巷道圍巖支護(hù)設(shè)計

　　摘要:為解決深部特厚煤層巷道圍巖易產(chǎn)生大變形問題，以小莊煤礦40307工作面運(yùn)輸巷道為研究對象，通過理論分析、計算，對巷道的支護(hù)展開設(shè)計研究。結(jié)果表明:深部特厚煤層巷道整體受垂直地應(yīng)力作用，幫部受彎扭矩作用，巷道支護(hù)困難;結(jié)合40307工作面運(yùn)輸巷道實(shí)際情況設(shè)計的支護(hù)方案將巷道圍巖變形控制在20mm內(nèi)。

　　關(guān)鍵詞:巷道支護(hù);理論計算;深部特厚煤層工作面

　　0引言目前，深部特厚煤層巷道支護(hù)比較困難[1]，影響巷道支護(hù)的主要因素為巷道較大的埋深、特厚煤層受力易產(chǎn)生破壞[2]。因此，對深部特厚煤層工作面巷道的支護(hù)展開研究，設(shè)計合理有效的支護(hù)方案，防止巷道圍巖產(chǎn)生變形破壞[3]。文中以彬長煤礦40307工作面運(yùn)輸巷道為工程背景，分析巷道圍巖失穩(wěn)機(jī)理，設(shè)計合理的支護(hù)方案。

　　1工程背景及巷道受力分析

　　1.1工程概況

　　40307工作面運(yùn)輸巷道位于小莊礦井三盤區(qū)西翼，井下東部緊鄰中央輔運(yùn)大巷，北部緊鄰40309綜放工作面，目前已回采1941m，西部緊鄰良社村保護(hù)煤柱，南部為尚未準(zhǔn)備的40305工作面。4號煤層為主要含煤層，厚度20～26m，工作面中東部煤層較厚，西部較薄。4號煤層結(jié)構(gòu)簡單，大部分區(qū)域為單一結(jié)構(gòu)，部分區(qū)域只有2層夾矸，個別區(qū)域有3～5層夾矸，4號煤層為條帶狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，傾角0～4°，埋深535～695m。40307運(yùn)輸巷道斷面設(shè)計為矩形斷面，掘進(jìn)寬度為5.7m，掘進(jìn)高度為3.6m，巷道斷面面積為20.52m2。

　　由工程概況可知，40307工作面埋深較大，直接頂巖層穩(wěn)定性較差，巷道頂板易受上覆載荷作用產(chǎn)生破壞，40307工作面煤層較厚，巷道幫部煤體在外力作用下易產(chǎn)生變形破壞，加劇巷道支護(hù)的困難[4]，因此，分析巷道圍巖破壞原因并設(shè)計合理的支護(hù)方案十分重要。

　　1.2巷道受力分析

　　隨著巷道掘進(jìn)，巷道整體應(yīng)力平衡被打破，上覆載荷重新分布[5]，一部分在巷道上部產(chǎn)生應(yīng)力集中，破壞巷道圍巖穩(wěn)定性[6]，一部分沿巷道幫部傳遞，產(chǎn)生的彎扭作用加劇巷道圍巖破壞[7]。且巷道埋深較深，垂直地應(yīng)力較大，傳遞至巷道的載荷大大增加，特厚煤層巷道幫部的煤層受力較大[8]，易發(fā)生破壞。巷道幫部受上覆載荷傳遞的擠壓應(yīng)力σy與傳遞至巷道幫部彎扭矩M共同作用[9]，由于巷道埋深較大，作用于巷道幫部的擠壓應(yīng)力σy較大，垂直地應(yīng)力傳遞至巷道幫部產(chǎn)生的彎扭矩M同樣較大，共同作用在巷道圍巖之上[10]，巷道圍巖易產(chǎn)生變形破壞。因此，選擇恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方案類型并得出合理的支護(hù)參數(shù)尤為重要。

　　2支護(hù)方案設(shè)計

　　2.1支護(hù)類型

　　錨網(wǎng)索協(xié)同支護(hù)是目前巷道支護(hù)的主要形式，錨網(wǎng)索協(xié)同支護(hù)時，一方面通過錨桿深入圍巖來提高頂部巖層抵抗破壞的能力，另一方面通過錨索懸吊破碎巖塊抑制頂部破壞，同時防止頂部繼續(xù)破壞[11]。錨網(wǎng)索協(xié)同支護(hù)可有效提升巷道穩(wěn)定性[12]。選擇錨網(wǎng)索協(xié)同支護(hù)控制巷道圍巖變形，通過理論計算結(jié)合現(xiàn)場分析選擇恰當(dāng)?shù)腻^桿和錨索支護(hù)參數(shù)。

　　2現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果

　　為了檢驗工作面巷道的支護(hù)效果，在工作面巷道掘進(jìn)期間，在巷道端頭50m處布置一組測站，對工作面巷道圍巖變形進(jìn)行30d的監(jiān)測，取測站監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制巷道圍巖變形圖。監(jiān)測30d內(nèi)兩幫最大移近量為18mm，頂?shù)装遄畲笙鲁林禐?0mm，巷道頂板與兩幫的變形量均控制在20mm內(nèi)，證明支護(hù)方案的安全性、合理性。

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　　3結(jié)論

　　(1)深部特厚煤層工作面巷道支護(hù)困難的主要原因是埋深工作面較大的垂直地應(yīng)力、特厚煤層巷道圍巖的不穩(wěn)定性。(2)針對40307工作面巷道失穩(wěn)原因提出的支護(hù)方案能有效控制巷道圍巖變形，巷道圍巖的變形值均在20mm內(nèi)。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　作者：李仕牧，李凡，李崗

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