深部特厚煤层工作面巷道围岩支护设计

　　摘要:为解决深部特厚煤层巷道围岩易产生大变形问题，以小庄煤矿40307工作面运输巷道为研究对象，通过理论分析、计算，对巷道的支护展开设计研究。结果表明:深部特厚煤层巷道整体受垂直地应力作用，帮部受弯扭矩作用，巷道支护困难;结合40307工作面运输巷道实际情况设计的支护方案将巷道围岩变形控制在20mm内。

　　关键词:巷道支护;理论计算;深部特厚煤层工作面

　　0引言目前，深部特厚煤层巷道支护比较困难[1]，影响巷道支护的主要因素为巷道较大的埋深、特厚煤层受力易产生破坏[2]。因此，对深部特厚煤层工作面巷道的支护展开研究，设计合理有效的支护方案，防止巷道围岩产生变形破坏[3]。文中以彬长煤矿40307工作面运输巷道为工程背景，分析巷道围岩失稳机理，设计合理的支护方案。

　　1工程背景及巷道受力分析

　　1.1工程概况

　　40307工作面运输巷道位于小庄矿井三盘区西翼，井下东部紧邻中央辅运大巷，北部紧邻40309综放工作面，目前已回采1941m，西部紧邻良社村保护煤柱，南部为尚未准备的40305工作面。4号煤层为主要含煤层，厚度20～26m，工作面中东部煤层较厚，西部较薄。4号煤层结构简单，大部分区域为单一结构，部分区域只有2层夹矸，个别区域有3～5层夹矸，4号煤层为条带状结构，结构简单稳定，倾角0～4°，埋深535～695m。40307运输巷道断面设计为矩形断面，掘进宽度为5.7m，掘进高度为3.6m，巷道断面面积为20.52m2。

　　由工程概况可知，40307工作面埋深较大，直接顶岩层稳定性较差，巷道顶板易受上覆载荷作用产生破坏，40307工作面煤层较厚，巷道帮部煤体在外力作用下易产生变形破坏，加剧巷道支护的困难[4]，因此，分析巷道围岩破坏原因并设计合理的支护方案十分重要。

　　1.2巷道受力分析

　　随着巷道掘进，巷道整体应力平衡被打破，上覆载荷重新分布[5]，一部分在巷道上部产生应力集中，破坏巷道围岩稳定性[6]，一部分沿巷道帮部传递，产生的弯扭作用加剧巷道围岩破坏[7]。且巷道埋深较深，垂直地应力较大，传递至巷道的载荷大大增加，特厚煤层巷道帮部的煤层受力较大[8]，易发生破坏。巷道帮部受上覆载荷传递的挤压应力σy与传递至巷道帮部弯扭矩M共同作用[9]，由于巷道埋深较大，作用于巷道帮部的挤压应力σy较大，垂直地应力传递至巷道帮部产生的弯扭矩M同样较大，共同作用在巷道围岩之上[10]，巷道围岩易产生变形破坏。因此，选择恰当的支护方案类型并得出合理的支护参数尤为重要。

　　2支护方案设计

　　2.1支护类型

　　锚网索协同支护是目前巷道支护的主要形式，锚网索协同支护时，一方面通过锚杆深入围岩来提高顶部岩层抵抗破坏的能力，另一方面通过锚索悬吊破碎岩块抑制顶部破坏，同时防止顶部继续破坏[11]。锚网索协同支护可有效提升巷道稳定性[12]。选择锚网索协同支护控制巷道围岩变形，通过理论计算结合现场分析选择恰当的锚杆和锚索支护参数。

　　2现场实测结果

　　为了检验工作面巷道的支护效果，在工作面巷道掘进期间，在巷道端头50m处布置一组测站，对工作面巷道围岩变形进行30d的监测，取测站监测数据绘制巷道围岩变形图。监测30d内两帮最大移近量为18mm，顶底板最大下沉值为20mm，巷道顶板与两帮的变形量均控制在20mm内，证明支护方案的安全性、合理性。

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　　3结论

　　(1)深部特厚煤层工作面巷道支护困难的主要原因是埋深工作面较大的垂直地应力、特厚煤层巷道围岩的不稳定性。(2)针对40307工作面巷道失稳原因提出的支护方案能有效控制巷道围岩变形，巷道围岩的变形值均在20mm内。

　　参考文献：

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　　[2]康红普，王金华，林健.煤矿巷道锚杆支护应用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2010，29(4):649-664.

　　[3]曹伍富，华心祝.回采巷道锚杆支护设计[J].矿山压力与顶板管理，2003，20(1):38-40，118.

　　[4]任海峰，胡俊峰，肖江.近距离采空区下回采巷道支护参数设计[J].煤矿安全，2014，45(4):198-200，203.

　　[5]高明仕，窦林名，张农，等.冲击矿压巷道围岩控制的强弱强力学模型及其应用分析[J].岩土力学，2008，28(2):359-364.

　　作者：李仕牧，李凡，李岗

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