深部特厚煤層工作面巷道圍巖支護設計

　　摘要:為解決深部特厚煤層巷道圍巖易產生大變形問題，以小莊煤礦40307工作面運輸巷道為研究對象，通過理論分析、計算，對巷道的支護展開設計研究。結果表明:深部特厚煤層巷道整體受垂直地應力作用，幫部受彎扭矩作用，巷道支護困難;結合40307工作面運輸巷道實際情況設計的支護方案將巷道圍巖變形控制在20mm內。

　　關鍵詞:巷道支護;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比較困難[1]，影響巷道支護的主要因素為巷道較大的埋深、特厚煤層受力易產生破壞[2]。因此，對深部特厚煤層工作面巷道的支護展開研究，設計合理有效的支護方案，防止巷道圍巖產生變形破壞[3]。文中以彬長煤礦40307工作面運輸巷道為工程背景，分析巷道圍巖失穩機理，設計合理的支護方案。

　　1工程背景及巷道受力分析

　　1.1工程概況

　　40307工作面運輸巷道位于小莊礦井三盤區西翼，井下東部緊鄰中央輔運大巷，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煤柱，南部為尚未準備的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號煤層結構簡單，大部分區域為單一結構，部分區域只有2層夾矸，個別區域有3～5層夾矸，4號煤層為條帶狀結構，結構簡單穩定，傾角0～4°，埋深535～695m。40307運輸巷道斷面設計為矩形斷面，掘進寬度為5.7m，掘進高度為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，直接頂巖層穩定性較差，巷道頂板易受上覆載荷作用產生破壞，40307工作面煤層較厚，巷道幫部煤體在外力作用下易產生變形破壞，加劇巷道支護的困難[4]，因此，分析巷道圍巖破壞原因并設計合理的支護方案十分重要。

　　1.2巷道受力分析

　　隨著巷道掘進，巷道整體應力平衡被打破，上覆載荷重新分布[5]，一部分在巷道上部產生應力集中，破壞巷道圍巖穩定性[6]，一部分沿巷道幫部傳遞，產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]，易發生破壞。巷道幫部受上覆載荷傳遞的擠壓應力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力σy較大，垂直地應力傳遞至巷道幫部產生的彎扭矩M同樣較大，共同作用在巷道圍巖之上[10]，巷道圍巖易產生變形破壞。因此，選擇恰當的支護方案類型并得出合理的支護參數尤為重要。

　　2支護方案設計

　　2.1支護類型

　　錨網索協同支護是目前巷道支護的主要形式，錨網索協同支護時，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，同時防止頂部繼續破壞[11]。錨網索協同支護可有效提升巷道穩定性[12]。選擇錨網索協同支護控制巷道圍巖變形，通過理論計算結合現場分析選擇恰當的錨桿和錨索支護參數。

　　2現場實測結果

　　為了檢驗工作面巷道的支護效果，在工作面巷道掘進期間，在巷道端頭50m處布置一組測站，對工作面巷道圍巖變形進行30d的監測，取測站監測數據繪制巷道圍巖變形圖。監測30d內兩幫最大移近量為18mm，頂底板最大下沉值為20mm，巷道頂板與兩幫的變形量均控制在20mm內，證明支護方案的安全性、合理性。

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　　3結論

　　(1)深部特厚煤層工作面巷道支護困難的主要原因是埋深工作面較大的垂直地應力、特厚煤層巷道圍巖的不穩定性。(2)針對40307工作面巷道失穩原因提出的支護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。

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　　作者：李仕牧，李凡，李崗

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