掘进对采动影响下掘进巷道施工工艺和运用

【摘要】　随着潞新一矿生产能力的增大，采掘接替日趋紧张。本文结合掘进巷道工程实际，从煤柱留设、支护工艺和参数、以及巷道掘进施工工艺等方面进行了探讨。
【关键词】　采动影响；掘进巷道；施工工艺

一、工艺研究的背景

潞新一矿于2011年度回采工作面为5241工作面，预计12月份收作，而作为5241工作面的接续工作面，有三个选择：西翼5142工作面、东翼5243工作面、东翼5242工作面。由于以上三个工作面作为我矿2012年的接续工作面，均存在不同的困难和弊端。若5142工作面作为接续工作面，由于开采难度过大，产量会急剧萎缩，将影响到集团公司2012年的生产。若5243工作面作为接续工作面，将会把5242工作面变成“孤岛”工作面，为今后的开采造成巨大的困难。相比较而言，开采5242工作面则相对较容易，影响相对较小。故最终选择以5242工作面作为5241工作面的接续工作面，而要施工5242工作面，上顺槽在掘进过程中如何解决在5241工作面回采过程中减小采动应力对巷道所造成的破坏，保证巷道支护稳定将成为我矿首要研究的课题。

二、工艺的研究和实施

我矿5242工作面上顺槽所遇到的问题于2007年曾经在二矿E4203工作面也遇到过，在E4203工作面上顺槽掘进施工过程中，巷道受相邻工作面采动应力影响，破坏极为严重，出现了整个巷道底鼓、帮鼓、顶板大面积破碎下沉等现象，在后期巷道修复及维护过程中付出了大量的人力和财力。鉴于二矿E4203工作面顺槽掘进过程中所遇到的困难，矿领导多次组织相关技术人员和相关部门进行研究和论证，从煤柱留设、支护工艺和参数、以及巷道掘进施工工艺等方面进行研究和探讨，对我矿现有的掘进工艺、支护形式进行了方案相应调整和优化，确定出了一套适合我矿在相邻回采工作面进行巷道掘进的施工工艺。

1、削弱采动应力对巷道两帮所造成的破坏，减小巷道两帮内敛的措施

由于5241工作面回采方向为由东向西回采，因此采空区顶板垮落方向也是由东向西，故回采工作面所产生的采动应力的释放方向也以由东向西方向为主，而向南北方向所释放的压力则为东西方向应力的分力，称之为侧应力，5242上顺槽掘进工作面主要承受的侧应力方向主要集中在由北向南方向，因此在5242上顺槽掘进过程中，顺槽上帮也就是靠近保护煤柱一侧的煤帮变形相对较严重，因此要想消弱这一方向的侧应力，必须在同一方向上给予施加反作用力才能起到一定的效果，因此我矿采取在沿巷道煤帮受力方向上利用锚杆主动支护手段为煤帮施加上反作用力，以达到预期的目的。由于以往的帮锚杆锚固力相对较小，无法较好的消弱侧应力，因此我矿采取将巷道上帮的支护锚杆由1.8m*18mm的锚杆改为2.2m*20mm的加强锚杆，同时在上帮中部每隔3米打设一根5米长的锚索，锚索沿向上45°的角度打设。

2、预防顶板下沉的方案措施

由于该巷道在掘进过程中所产生的应力释放除了原始煤体破坏后所产生的应力释放外，还要承受5241工作面老塘顶板垮落所传递过来的附加应力释放，因此要想防止顶板下沉脱层，最直接的手段就是加强支护。5241工作面上下顺槽掘进时的支护参数为锚杆支护排距为0.8米，锚索支护排距为6米/根，锚索滞后掘进工作面10—15米打设。参照5241上下顺槽的支护参数，在5242上顺槽掘进施工时，通过计算，修改了相应的支护参数，增加了支护强度。支护参数设为：锚杆支护排距为0.7米，锚索支护排距为3米，每排2根，采用交错布置，且锚索施工方法为超前锚固，并且锚索锚固层位为顶板直接顶。通过支护参数的改变和施工顺序的调整，有效的控制了顶板的下沉和脱层。

3、避开应力释放高峰区

由于工作面采空区顶板垮落时应力释放高峰区主要分布于工作面前后50米范围内，对巷道的破坏程度最大，因此在5242上顺槽掘进工作面与5241回采工作面相距50米时，为防止5241工作面采空区顶板垮落时应力释放高峰值作用到5242上顺槽掘进工作面，我矿停止5242上顺槽掘进进尺，以避开应力释放高峰值所造成的破坏，待两工作面交错70米并且在该范围5241工作面周期来压以后才继续掘进5242上顺槽，通过两工作面生产作业时间的调整，有效的避免了采动应力高峰值对掘进施工的影响。

4、合理的底煤留设

参考二矿E4203工作面顺槽所遇到的问题，在相邻工作面采用应力影响下，巷道严重底鼓现象也严重影响到未来工作面的回采，因此为防止5242上顺槽在掘进过程中受到5241的采动应力影响造成严重的底鼓，我矿在巷道底煤留设时加大了底煤厚度，由传统的2米底煤厚度变为2.5米—3米厚，另外在巷道支护过程中，靠近煤柱侧的煤帮下角处加打了一根锚杆，以削弱侧应力的影响，该措施在现场应用过程中取得了明显的效果，整个巷道只有极个别的地点出现了底鼓现象，而且最大底鼓量不超过0.2m，对整个巷道未造成影响。

5、合理煤柱及层位的选择

在工作面设计初期，为尽量减少相邻工作面的采动应力影响，我矿将保护煤巷留设为50米，后又考虑到我矿现有资源已所剩不多，从节约资源的角度考虑，我矿便选择了少留煤柱。经过计算，在保护煤柱留设20米左右时，5242上顺槽沿3米厚底煤掘进，其巷道顶部与5241工作面下顺槽巷道底板高差为2米左右，且5242上顺槽顶板标高低于5241下顺槽底板标高，因此在5241工作面采空区顶板垮落产生采动应力释放时，作用于5242上顺槽的侧应力先作用于顶板的实体煤上，增加了力的传递距离和阻力，相应的作用在5242上顺槽帮顶的侧应力也就相应减小了。

6、密切的监测手段

在5242上顺槽整个巷道掘进施工过程中，我矿采用20米布设一个测点，对巷道的变化情况进行密切监测，特别是在5241工作面和5242掘进头相互交错期间，每天安排专人进行观测，发现有异常变化便及时采取有效的联合支护手段，从而使整个巷道的变化控制在可控范围之内。

三、工艺效果的验证

5242工作面上顺槽于2011年1月份初开始掘进，施工到4月份初时掘进工作面和5241工作面开始交叉，在两工作面交叉期间上顺槽停止掘进两个月，进行巷道观测，在两工作面交错70米并且5241工作面在此期间出现了一次周期来压以后，于6月开始继续掘进施工，于8月末掘进施工到位。在整个巷道掘进过程中我矿安排技术人员对巷道的顶板离层、表面位移、两帮内敛及底板底鼓情况进行了密切监测，通过监测数据表面，在5241工作面回采过程中，524

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2上顺槽除极个别地点出现了轻微底鼓外，最大底鼓量不超过0.2m，巷道帮、顶均处于稳定状态，未曾出现二矿E4203工作面上顺槽所出现的各类巷道变形情况。

四、工艺的经济效益和社会意义

5242上顺槽总长度为1100米，根据二矿E4203工作面上顺槽在巷道变形以后的后期巷道维护来看，在后期维护中浪费了大量的人力和财力，以上资金预算约为300万元。
该项工艺的成功应用，解决了我矿2012年的采掘接续难题，为我矿的生产能力平稳过渡奠定了基础，使矿井的生产了平稳持续；并且在采取可行有效的支护手段和施工技术，保证了巷道的稳定性，减少了在后期巷道维修，保证了工作面的正常回采。
作者简介：李秋林，男，（1962-），大专，新疆哈密人，工程师，现任职于潞安新疆煤化工集团（有限）公司一矿矿长职务，主要从事煤矿开采
（作者单位：潞安新疆煤化工集团公司一矿）