登茂通煤业2208 辅助进风巷切顶留巷技术应用

2022-06-21王伟

山东煤炭科技 2022年5期

王伟

（晋能控股煤业集团安泽登茂通煤业有限公司，山西安泽 042509）

沿空留巷是将上区段回采巷道保留下来用作邻近工作面使用。目前沿空留巷的方法主要有切顶留巷和巷旁充填沿空留巷，其中切顶留巷是通过预裂采空区上覆坚硬顶板结构，切断坚硬顶板支承应力的传递，改善巷道围岩应力环境，同时采用巷道加强支护，从而实现留巷的稳定控制[1-5]。登茂通煤业2208 辅助进风巷计划进行切顶留巷，用作2210 工作面回采巷道使用，以提高煤炭回收率，降低开采成本，形成Y 型通风，有效防治上隅角瓦斯积聚。

1 工程背景

2208、2210 工作面位于二采区南翼，工作面标高868.4～892.2 m，地面标高1307～1195 m，2210 工作面北部为二采区皮带巷，西部为未采区域，东部为2208 工作面辅助进风巷，南部为矿界煤柱，工作面布置如图1。2208、2210 工作面开采2#煤层，煤层厚度1.1～1.7 m，平均厚度1.45 m，煤层走向NE，倾向SE，倾角2°～6°。煤层整体为单一结构，内生裂隙发育，基本顶为细粒砂岩，厚度2.6 m，直接顶为砂质泥岩，厚度6.85 m，伪顶为泥岩，厚度0.1 m，直接底为泥岩，厚度4.2 m。 2208 辅助进风巷计划进行切顶留巷，用作2210 工作面回采巷道使用，2208 辅助进风巷掘进断面为矩形，掘进宽度4200 mm，掘进高度2700 mm。

2 切顶留巷支护技术与参数设计

（1）定向预裂切顶卸压方案

工作面帮200 mm 施工一排定向预裂钻孔，间距500 mm，预裂钻孔直径52 mm，深度7000 mm，向采空区侧偏转15°。预裂钻孔布置如图2。预裂钻孔采用隔孔爆破、不耦和装药方式，钻孔内布置3 根D 型聚能管（单根长2.0 m），D 型聚能管外径33 mm，炮泥封孔长度2.0 m，预裂钻孔单孔装药量2.7 kg，装药结构图如图3。

图2 预裂钻孔布置图

图3 钻孔装药结构图

（2）巷内永久加强支护方案

① 巷道原支护方案。巷道原支护采用锚网索联合支护，顶帮锚杆规格分别为Ф20 mm×2500 mm、Ф18 mm×2000 mm 的高强螺纹钢锚杆，间排距分别为900 mm×800 mm、1000 mm×800 mm，预紧扭矩分别为300 N·m、200 N·m，顶锚杆配1 支K2335、1 支Z2360 型药卷，帮锚杆配1 支Z2360型药卷；顶板采用锚索加强支护，规格为Ф17.8 mm×6200 mm 的预应力钢绞线，间排距为1600 mm×1600 mm，顶帮均铺设菱形金属网，顶网规格4400 mm×900 mm，帮网规格2500 mm×900 mm。

② 加强支护方案。巷内采用恒阻大变形锚索进行加强支护，恒阻大变形锚索规格为Ф21.8 mm×9300 mm、1×19 结构的钢绞线，间排距为1500 mm×1600 mm，采用厚5 mm、规格2600 mm×300 mm 的W 钢带连接，每根锚索配1 支K2335、3 支Z2360 型药卷，预紧力不小于200 kN。巷道永久加强支护断面图如图4。

图4 巷道永久加强支护断面图（mm）

（3）巷内临时加强支护方案

2208 辅助进风巷在超前回采工作面30 m 至滞后回采工作面200 m 范围内，采用单体柱+π 型梁进行临时加强支护，单体柱型号为DW2.8 型，π型梁长度为3000 mm，1 梁4 柱，排距1000 mm，采空区巷旁支设一排RTD29-2000/02 型护帮挡矸架进行护帮，挡矸架间距500 mm。巷内临时加强支护断面图如图5。

图5 临时加强支护断面图（mm）

3 工程应用分析

采用设计的切顶留巷支护技术与参数在2208辅助进风巷进行工程应用，监测了2208 辅助进风巷留巷过程中巷道变形情况，如图6。

图6 2208 辅助进风巷围岩变形曲线

如6 图所示，2208 辅助进风巷留巷后，巷道围岩呈阶段性变形。留巷初期的滞后工作面20 m 范围内，巷道变形速度较缓慢，顶底板平均变形速度4.2 mm/d，两帮平均变形速度1.7 mm/d，顶底板累计移近量约71 mm，两帮累计移近量约27 mm；留巷中期（滞后工作面20～65 m 范围内），巷道出现显著变形现象，顶底板平均变形速度12.8 mm/d，两帮平均变形速度9.6 mm/d，顶底板累计移近量约211 mm，两帮累计移近量约159 mm；留巷后期（滞后工作面65 m 范围外），巷道变形速度开始降低，巷道围岩逐渐稳定，留巷稳定后顶底板累计移近量约293 mm，两帮累计移近量约211 mm。整体看，2208 辅助进风巷采用切顶留巷后留巷围岩变形较小，均在可控范围内，表明了设计的切顶留巷支护技术与参数的合理性和可靠性。