Research and Practice on Surrounding Rock Control Technology of Main Delivery System
in Dynamic Pressure Area
刘国利 LIU Guo-li；赫章文 HE Zhang-wen；张涛 ZHANG Tao
（枣庄矿业（集团）有限责任公司柴里煤矿，滕州 277500）
（Chaili Mine of Zaozhuang Mining Group Co.，Ltd.，Tengzhou 277500，China）
摘要：针对动压区影响下的巷道变形严重问题，通过分析巷道的不同支护条件，提出与之相适应的加固方案，在柴里煤矿233集皮进行了工业性试验，通过巷道变形监测，得出动压区巷道变形规律。
Abstract: Aiming at the serious problem of roadway deformation under the influence of dynamic pressure area, through analyzing the different supporting conditions of roadway, the corresponding reinforcement scheme is put forward. Industrial test is carried out in 233 gathering bark of Chaili Coal Mine, and the roadway deformation law in dynamic pressure area is obtained through roadway deformation monitoring.
关键词：动压区；巷道；加固；变形规律
Key words: dynamic pressure zone；roadway；reinforcement；deformation law
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）24-0149-02
0 引言
柴里煤矿是我国第一对厚冲击含水层下开采特厚煤层的试验矿井，经过54年的开采，柴里煤矿资源逐渐枯竭，生产系统复杂，生产接续紧张，动压区开采、工作面跨采、老火区开采活动频繁，受到采动影响，主要巷道变形较大，变形难以控制，对正常安全生产造成了一定的影响，本文以柴里煤矿233集皮为研究对象，对采动影响下的巷道变形规律和控制技术进行了探索，给出了巷道支护加固方案。
1 工程概况
柴里煤矿233集皮是233采区、236东部采区的主运通道，该巷道位于23下306工作面的北部，距运输巷13米，距煤层底板20米，在23下306工作面开采时，岩层移动形成的应力集中区正好处于233集皮上方，容易造成该巷道的变形，巷道维护困难，增加巷道维护费用，或将影响整个矿井的安全及高产高效生产，如何采取有效合理的途径加以控制，对保证矿井的正常生产、减少经济投入具有十分重要的意义。
2 巷道支护现状分析
233集皮为我矿南翼六采区的重要通风和运输大巷，由于23下306工作面距233集皮岩柱仅有16-33米，再加上233集皮修复时，对原U型棚没有更换，原棚腐朽较为严重，23下306开采期间将对233集皮运输行人构成较大威胁。分析了233集皮巷道的原有支护方式与支护现状。
2.1 工字钢棚支护
该段主要位于233集皮联络巷上平巷，自修复以来，受基本未受动压影响，工字钢棚支护状态良好。
2.2 锚喷支护
该支护主要位于233集皮联络巷从下变坡点至上平巷、233集皮锚喷段、233集皮通道上平巷至上变坡点及2335溜三联下平巷至下变坡点等多处地点，由于锚喷支护为主动支护巷道，至巷道修复以来，基本未有多大变化，且支护状况良好，但是修复时，使用锚杆直径较小，强度较低，且经过多年腐蚀，抵抗变形能力减弱。
2.3 U型棚支护
该支护主要位于233集皮内，存在多段，且支护状况不同，部分U型棚在修复时更换了新棚，该段U型钢腐蚀较小，强度较高，而部分区段未更换新棚。U型棚损坏严重，强度较低，同时所有U型棚支护的巷道还存在棚后接顶腰帮不实，围岩破碎的情况。
3 加固方案确定
①锚网喷巷道采取补打锚杆-锚索-喷浆联合加固技术。锚网喷支护属于主动型支护，巷道本身能够承受一定的动压影响，一般只有在锚杆失效的情况下才会造成巷道失稳破坏，考虑到233集皮使用时间较长，锚杆可能存在失效情况，造成巷道抵御动压影响的强度不足，故采用补打锚杆-锚索-喷浆加固技术，强化锚网喷巷道的整体抗变形能力。
②U型钢棚巷道补打锚梁形成U型钢-锚梁耦合支护体系，配合使用锚杆、喷浆，再锚注，补打点柱的综合加固技术。
U型钢棚支护属于被动型支护，只有在巷道发生变形后U型棚才起到支撑支护作用，而此时对巷道围岩控制是非常不利的。鉴于此提出了补打锚梁形成U型钢-锚梁耦合支护体系，改被动支护为主动支护，配合使用锚杆、喷浆支护，同时锚注加固，改善围岩结构，提高巷道抵抗围岩变形的能力，对薄弱段再补打点柱，形成整体合力的综合加固技术。
③工字钢棚段采用复棚加固的措施，以加大被动支护的强度。
④对变形严重区段，采取卧底扩帮浆底的手段，保证巷道运输系统安全。
233集皮加固施工位置示意图如图1所示。
4 变形监测
4.1 测点布置
233集皮加固效果通过对巷道顶底板位移量的监测来分析，233集皮从集皮联巷与233集皮三岔门开始布置（1#监测点），该点基本与23下306工作面切眼平行，共布置测点四个，分别距1#监测点30米、52米和82米，测点6月26日安设，每隔两天记录一次监测数据，233集皮顶底板位移量监测布置图如图2所示。
4.2 监测结果分析
1#测点巷道顶底板变形量随时间逐渐增加，说明巷道受工作面压力影响后，巷道以蠕变为主，对工作面开采的周期性压力显现不明显。
2#测点巷道顶底板变形量随时间的增加呈现先稳定后减小再增加的规律，说明随工作面开采后方采空区出现应力集降低区，造成巷道变形反弹，随着采空区的稳定，巷道逐渐以蠕变为主。
3#测点巷道顶底板变形量随时间的增加呈现先急速增加再减小再逐渐增加的规律，说明工作面开采前出现应力集中区，造成巷道变形急剧增加，工作面开采过后采空区出现应力集降低区，造成巷道变形反弹，随着采空区的稳定，巷道逐渐以蠕变为主。
4#测点巷道顶底板变形量随时间的增加呈现先缓慢增加后急速增加再稳定增加的规律，说明工作面距4#监测点较远时，该处巷道围岩应力未出现应力集中区，巷道变形以蠕变为主，而随着工作面推进，工作面集中区影响到4#测点时，巷道变形急剧增加，随着应力集中的前移，采空区的稳定，巷道逐渐恢复至蠕变变形。
结合巷道推采位置距工作面的位置，得出工作面超前应力集中区在15米左右，此时4#测点位移量开始急剧增加，同时该处正处于周期来压阶段，巷道急剧变形幅度较其他测点大，当工作面采过4#测点20米后，巷道变形开始减小，呈蠕变变形。故得出工作面后15米至工作面前20米范围为巷道急剧变形区，应临时加强支护，以减少巷道变形。
通过对2#、3#、4#监测点监测数据、工作面推进距离及工作面矿压规律的联合分析，得出工作面在周期来压时，工作面后方采空区会出现应力降低，出现巷道变形反弹。
通过变形量监测，得出动压影响下的巷道会经历蠕变-突变-反弹-蠕变的变形规律，且巷道突变范围为工作面后15米至工作面前20米。工作面的周期来压，对巷道变形量影响较大，工作面来压时的巷道突变区更加明显，且工作面后方易出现巷道反弹区。1#-4#监测点顶底板变形量随时间变化如图3所示。
5 结论
①基于工作面及周边开采及巷道不同支护状况的分析，对233集皮进行了分析，将233集皮分治理为三大类。1）锚网喷支护巷道；2）U型钢棚支护巷道；3）工字钢棚支护巷道。②根据支护分类提出了不同支护条件相适应的围岩控制方法。锚网喷巷道补打锚杆-锚索-喷浆加固技术。U型钢棚巷道补打锚梁形成U型钢-锚梁耦合支护体系，配合使用锚杆、喷浆，再锚注，补打点柱的综合加固技术。工字钢棚段采用复棚加固的措施。对变形严重区段，采取卧底扩帮的手段。③动压影响下的巷道“蠕变-突变-反弹-蠕变”变形规律。且巷道突变范围为工作面后15米至工作面前20米。工作面的周期来压，对巷道变形量影响较大，工作面来压时的巷道突变区更加明显，且工作面后方易出现巷道反弹区。
参考文献：
[1]李敏，柳成懋，李秀山.矸石膏体充填沿空留巷围岩控制技术的应用研究[J].价值工程，2015，34（11）：66-69.
[2]王平，姜春力，秦涛.深部矿压规律及巷道围岩稳定性控制研究[J].价值工程，2014，33（03）：282-283.
[3]邹忠辉.综放工作面过空巷支架-围岩系统稳定性控制[J].机械管理开发，2018，33（09）：163-164，255. |
