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1煤礦巷道總體情況概述

某煤礦工作面煤層的厚度范圍為3.25~6.31m，平均煤層厚度為5.18m。煤層傾角在4°~9°范圍內，平均傾角大小為7°，可以看出煤層傾角不是非常大，可以將其看成近水平煤層。經過前期勘察發現，該工作面煤層整體結構比較簡單，也非常穩定。煤層下部區域位置有少量的夾矸，平均厚度為0.21m左右，經過評估認為掘進過程不會頂板和底板變形產生非常大的影響。巷道頂板以泥巖為主，也包含少量的砂質泥巖，性質上相對比較軟弱，直接頂的平均厚度為3m左右。巷道底板以沙巖為主，同時包含有部分植物化石，整體上比較軟弱，遇到水時容易發生膨脹泥化效果，平均厚度為2.9m左右。巷道的斷面形狀為矩形，寬度和高度分別為5m和3.3m，預留有一定厚度的底煤，平均厚度在1.8m左右。巷道的寬度達到了5m，跨度相對較大，根據相關理論和實踐經驗可知，當跨度較大時頂板容易受拉產生變形。因此，做好巷道掘進技術方案非常重要，直接決定了巷道安全。

2采煤工程中的巷道掘進支護技術方案

2.1巷道頂板支護技術。（1）錨桿支護參數。頂板采用的是螺紋鋼錨桿，直徑和長度分別為22mm和2.4m，每排設置6根錨桿，相鄰錨桿之間的距離為0.9m，相鄰兩排錨桿之間的距離為1m。錨桿安裝時需要用到的輔助裝置主要包括墊圈、球墊、高強螺母和拱形托盤。其中托盤的規格為120mm×120mm×8mm，要求具備較高的承載能力。相鄰錨桿之間還需要安裝長度和寬度分別為4.7m和80mm的梯形鋼梁，并進行牢固焊接。利用直徑為3.3mm的鐵絲制作成鐵絲網，網孔為菱形，邊長為50mm。制作完成的鐵絲網長度為5.3m、寬度為1.1m，具體使用時需要根據巷道尺寸進行裁減和拼接，拼接時必須利用鐵絲捆扎牢固。所有錨桿都與頂板保持垂直進行安裝，傾斜角度誤差控制在5°范圍內。錨桿安裝時使用樹脂錨固劑進行加長錨固，具體型號為MSZ2360，每根錨桿使用一支錨固劑。完成錨桿安裝工作以后，需要對其實施二次預緊，要求預緊力超過300N•m，足夠的預緊力是保障支護效果的基礎。（2）錨索支護參數。錨索采用的是高強鋼絞線，其直徑和長度分別為18.9mm和5.3m，每排安裝2根錨索，相鄰錨索之間的間距為2m，相鄰兩排錨索之間的間距同樣為2m。通過“2-0-2”的方式布置錨索，也就是每間隔兩排錨桿設置一排錨索。錨索安裝時全部與頂板保持垂直，錨索以臨近巷幫之間的距離為1.5m。安裝過程中需要用到可調心托板作為輔助裝置，其規格尺寸為300mm×300mm×14mm，另外還需要用到鎖具。每根錨索都使用兩支錨固劑進行加長錨固，兩支錨固劑的型號分別為MSZ2360和MSK2335。錨索的張緊力應該超過250kN。2.2巷道兩幫支護技術。巷道兩幫中使用的錨桿規格尺寸與頂版完全相同，間距和排距也相同。每排設計4根錨桿，最上面錨桿與頂板之間的距離為0.2m，最下面錨桿與底板之間的距離為0.4m。其它輔助裝置以及施工過程均與頂板相同。

3巷道掘進支護方案實踐應用效果分析

3.1監測方案的確定。在本文所述工作面掘進過程中，設置兩個監測點，分別與開口之間有一定的距離，對這兩個監測點的位移變形情況進行連續監測。主要是監測頂底板之間的移近量和兩幫之間的移近量。監測點分別布置在斷面1和斷面2位置，兩個斷面與巷道開口之間的距離分別為1300m和1800m。通過“十字交叉連線”的方法測量監測點頂底板之間和兩幫之間移近量。如圖1所示，在每個監測斷面的頂板、底板和兩幫位置分別設置固定點，其中A、D的連線為垂直線，B、C的連線為水平線。具體測量過程中，利用鋼絲分別將BC和AD進行連接，然后利用測量工具測量AO、BO、CO、DO四個數據，基于這四個數據的變化情況計算得到對應的巷道圍巖變形情況。在剛開始的一個月時間以內，每間隔一個星期對兩個測點進行一次測量。一個月以后，每間隔一個月對其開展一次測量工作，連續監測三個月時間。每次測量后記錄數據并根據監測方案計算得到每個監測點的頂底板移近量和兩幫移近量。3.2監測結果統計分析。根據以上制定的監測方案，得到兩個監測點不同時間對應的位移變形情況，繪制相關的變化曲線可知，隨著時間的延長，不管是頂底板移近量還是兩幫移近量均逐漸增加。剛開始的階段，巷道頂底板和兩幫移近量均出現了快速的增加，變形速率相對較大。在第1個星期內，頂底板移近量平均為每天3mm左右，在第2個星期內，頂底板移近量平均為每天2mm左右，在第3個星期內，頂底板移近量平均為每天1.3mm左右。經過連續一個月的變形后，頂底板的移近量已經基本保持穩定，每天的變化量非常小。兩個月時已經保持穩定，三個月的數據和兩個月的數據相同。穩定狀態下，兩個監測點頂底板的最大移近量分別為61mm和72mm。工作面頂板巖體比較堅硬，變形量相對較小，但是底板為煤體，出現了明顯的變形。對于兩幫移近量而言，隨著時間的推移，其變化趨勢與頂底板移近量的變化情況基本相同。剛開始階段的變形比較劇烈，隨著時間推移其變形程度逐漸減緩，1~2個月左右時基本保持穩定。穩定狀態下，兩個監測點兩幫最大移近量分別為84mm和89mm。基于以上分析結果可以看出，巷道圍巖不管是頂底板還是兩幫移近量，在1個月左右時基本保持穩定。就圍巖變形速率而言，總體上呈現出由高到低，直至保持穩定的過程。該現象說明了設計的巷道掘進支護技術方案發揮了作用，有效控制了巷道圍巖的變形趨勢，錨桿和錨索的作用力幫助圍巖結構達到了力的平衡狀態，使之不再發生變形。從監測點的最大位移量來看，都控制在合理范圍內，不會對巷道安全構成威脅，保障了采煤工程的安全。

4結語

采煤工程中進行巷道掘進時，做好巷道支護工作非常重要，直接決定了整個煤礦工作面巷道的安全。在深入分析煤礦巷道總體結構以及巷道圍巖性質的基礎上，對巷道頂板和兩幫的支護方案進行了系統的研究和設計，主要采用的是錨桿和錨索支護。將設計的巷道支護技術方案應用到采煤工程實踐中，基于兩個監測點對巷道頂底板和兩幫的變形情況進行了連續三個月的監測。結果發現巷道頂底板最大移近量和兩幫最大移近量分別為72mm和89mm，在合理的范圍內，能夠滿足實際使用需要。巷道掘進支護技術方案有效保障了巷道掘進過程的安全，具有一定的實踐意義和理論意義。

作者:郭陽勇 單位:山西晉煤集團晟泰公司安全管理部