董 建

（大同煤矿集团铁峰煤业有限公司，山西 大同 037000）

当巷道在采空区下掘进时，特别位于上覆采空区遗留煤柱下方时，巷道围岩处于高应力区，围岩应力大，掘进后巷道围岩控制困难。南阳坡煤矿5#层5111 巷位于3#层煤柱下方高应力区内，在回采过程中还要受到动压的影响，按现行支护方案巷道存在严重变形及破坏的可能性，可能出现顶板大量下沉、底板严重鼓起、两帮快速移进和炸帮等现象，同时巷道掘进速度缓慢。因此急需提出合理的支护形式，优化锚杆、锚索设计参数，来解决高应力区内受采动影响下巷道大变形及破坏问题，同时提升巷道掘进效率。

1 工程概况

铁峰煤业南阳坡煤矿5#煤层赋存较为稳定，厚度10～12 m，煤层顶板以泥灰岩、泥岩以及细砂岩为主，底板为粉砂岩。5111 回采工作面平均埋深185 m，开采的5 号煤层倾角平均6°，设计走向、倾向长分别为892 m、180 m。该回采工作面上覆为3 号煤层采空区，5111 巷位于上覆3 号煤层保护煤柱下方。

5111 巷原计划支护采用锚网索+工字钢支护方式，具体支护参数见表1。

表1 巷道原支护参数

2 支护优化参数模拟分析

2.1 支护参数初始设计

针对5111 巷原始支护方案，结合巷道掘进围岩岩性特征，对巷道支护参数进行优化。通过提升锚杆、锚索支护强度，充分发挥围岩自身承载能力，从而取消工字钢架棚，简化巷道支护流程。

具体初始改进设计为：

顶板锚杆规格为Φ22 mm×2.4 m，间排距为0.9 m×1.0 m。

顶板锚索规格为Φ17.8 mm×6.3 m，间排距改为1.8 m×2.0 m，每排3 根锚索。

在采面帮与原支护采用的锚杆规格一致，在煤柱帮由螺纹钢锚杆改为玻璃钢锚杆，每帮由2 根锚杆增加至3 根，间排距改为1.2 m×1.0 m。

2.2 模拟结果分析

采用FLAC3D软件对改进支护的巷道变形量进行分析，得知顶板、底鼓、巷帮移近量最大分别为122 mm、43 mm、275.3 mm。巷道周边岩层塑性区分布范围在0～1.2 m 之间，处于锚杆支护范围内，同时锚杆受力较为合理，优化后顶锚杆最大屈服强度500 MPa，优化后的支护方案可以满足5111 巷稳定性需要。

3 支护参数优化后围岩控制方案

依据5111 巷初始改进后的模拟结果及巷道围岩地质条件，最终形成巷道优化支护方案。巷道支护采用锚网索+钢托盘+W 钢带方式，具体见表2，巷道支护断面如图1 所示。

表2 支护优化后参数

图1 巷道支护优化后断面

4 优化后巷道围岩变形观测

采用优化后的巷道支护参数掘进巷道后，每隔20 m 布置一个监测站观测巷道围岩变形情况。具体巷道支护参数优化前后的围岩变形如图2、图3所示。

图2 巷道原支护参数围岩变形情况

巷道在原支护参数下顶底板、巷帮最大变形量为355 mm、332 mm，支护参数优化后，巷道顶底板、巷帮最大变形量降低至48 mm、32 mm，围岩控制取得显著效果。优化后的巷道支护参数可以保证巷道围岩稳定，省去架棚环节，减少巷道支护耗时，提升了巷道支护效率。

图3 巷道支护参数优化后围岩变形情况

5 结语

对5111 巷原支护采用锚网索+金属架棚方式无法有效应对采空区煤柱下方巷道的高应力集中，在综合分析基础上，通过采用提升锚杆、锚索支护强度，用单一锚网索支护代替架棚支护，充分发挥围岩自身承载能力，取消工字钢架棚，简化巷道支护流程。优化后的巷道支护工艺及参数不仅可以降低巷道围岩变形量，同时省去架棚环节，效果显著。