近距离采空区下破碎复合顶板煤巷支护技术李明国，刘宝昌，崔建忠（山东肥城矿业集团曹庄煤矿，山东肥城271601）曹庄煤矿102层煤距离上方9层煤的采空区只有2m左右，给其回采巷道的支护带来很大困难。在近距离采空区下破碎顶板煤巷中采用锚、网、梁支护技术，解决了复杂条件下的煤巷支护难题，并取得了较好的经济效益。

　　采空区；复合顶板；锚网梁支护地质时代岩石名称柱状层厚fm石炭曹庄煤矿位于肥城煤田的东部，井田内含煤地层为石炭二叠纪的山西组与太原组，主要可采煤层有6层，目前主采山西组的3层煤和太原组的7 91C2层煤，大采深已达605.8m.本矿为水文地质条件极复杂的大水矿井。太原组的78 12层煤回采时，受底部五灰、奥灰承压岩溶水的严重威胁。随着矿井开采深度的增加，矿压显现日益突出，尤其是102层煤的回采巷道尤为明显。102煤层巷道一直使用11工字钢梯型棚支护，因其上薄层煤岩复合顶板极易破碎，压力大，致使巷道变形严重，维护极为困难，已严重威胁矿井的安全生产。为了改善巷道维护状况，提高巷道掘进速度和效率，结合生产实际，在10802工作面运中巷采用锚杆、锚梁支护试验，取得了明显效果。

　　1试验巷道地质条件下。该面煤层厚1.8~2.：K平均1.95m属简单结构、稳定的中厚煤层，/=1.5在局部地段煤层中含一层黏土岩夹矸，厚0~0.68m赋存不稳定，/=3.102层煤上距9层煤采空区平均2.04下距五灰平均18.3五灰下距奥灰平均14.9>回采巷道正常地段掘进不受五灰、奥灰水威胁。

　　102层煤直接顶为粉砂岩、薄层煤构成的复合顶板。巷道顶板由下向上依次为1.0m厚粉砂岩、0.5m厚10i层煤、平均0.5m厚粉砂岩、1.5m左右的9802工作面采空区，巷道底板为4. 27m厚的黏土岩。10802运中巷道顶、底板岩性柱状如所示。

　　2巷道支护方案与支护参数设计根据巷道围岩控制效果好、安全可靠、便于施工和支护费用低的原则，采用计算机数值模拟及类比法进行巷道支护方案与支护参数的设计，确定该巷道断面为斜梯形，上帮高2500mm、下帮高17001叫宽2700mm.该设计需根据施工检测与信息反馈及时修正。

　　21支护方案的确定由于9层煤已经采出，1Q层煤距离9层煤采空区只有2m左右，根据组合梁理论，采用高强度预应力锚杆将102层煤顶板，即1.0m厚的粉砂岩、0.5m厚的101层煤和0.5m厚的粉砂岩组成一个完整的组合梁，以提高该复合顶板的自承载能力；加之1C2层煤的直接顶经受过9层煤开采动压的影响，受到了不同程度破坏，顶板节理、裂隙和滑移面发育。因此决定采用锚、网、梁支护结构，同时为了防止漏顶，应铺设金属网护顶。这样不仅可以改变巷道围岩受力状况，将顶板压力通过两帮实体煤传递到底板，而且还可以有效地控制顶板变形。

　　初始设计方案为：顶板采用全螺纹钢等强树月旨锚杆+11工字钢梁+金属网进行支护，两帮采用普通金属锚杆+金属网（两帮围岩稳定时可省去金属网）进行支护。

　　2.2支护参数设计通过数值模拟初步确定其支护参数如下：顶板锚杆为无纵筋螺纹钢等强锚杆，直径18mm、长2100mm间排距为800mmx800mm采用MSCK2535型和MSZ2535型树脂锚固剂各2卷加长锚固，锚固长度1400mm；锚杆的锚固力不低于64kN，预紧力不低于300N*m.顶板金属网为￠3.5mm冷拔钢丝编织的方格网，长x宽= 2700mmx1000mm网格为60mmx60mm；金属网要压巷联结，搭接长度60mm.锚梁用11矿工钢加工制作，长27001叫梁间距800mm（中-中）。

　　两帮锚杆为端头异曲型速凝水泥金属锚杆，直3矿压观测与支护效果分析为了掌握支护后巷道围岩变形规律及验证其支护效果，在巷道掘进过程中、施工后的一段时间内，以及该工作面回采期间，分别设点进行巷道表面位移观测和锚杆锚固力观测。

　　3.1巷道表面位移观测巷道表面变形观测采用测绳和卷尺，先挂好测绳，再用卷尺进行测量。10802工作面运中巷围岩不同时期变形量对比见表1.锚、网、梁支护架棚支护掘进影响期稳定期采动影响期合计掘进影响期稳定期采动影响期合计表1锚、网、梁支护和架棚支护不同阶段变形量对比观测时间/d顶移顶板下沉/mm底近底鼓/mm板量合计两帮移近量/mm从观测结果可以看出，锚、网、梁支护段巷道的变形量明显小于架棚支护段巷道的变形量，锚、网、梁支护效果明显优于架棚支护。采用前者支护掘进影响期缩短2d采动影响范围缩小15~20m.掘进影响期采用前者支护顶底板移近量减少36mm降低了35；两帮移近量减少了10mm降低了33.3.稳定期采用前者支护顶底板移近量减少了124mm降低33.7；两帮移近量减少116mm，降低了92.采动影响期采用前者支护顶底板移近量减少162mm，降低了623；两帮移近量减少了215mm降低了85.7.掘进影响期、稳定期和采动期，顶板、底板、两帮移近速率均减少，平均减少了断面收缩率减少了26.27.工程实践表明，锚、网、梁支护的巷道能够满足安全生产要求，保证正常使用。

　　3.2顶板锚杆锚固力观测锚杆大锚固力达56.2kN，达到锚杆设计屈服力的64.97.锚杆没有出现杆体及其附件损坏，表明锚杆的强度适宜，支护设计合理。

　　4技术经济效益分析41主要技术成果巷道掘进速度加快，与采用架棚支护相比，单进水平提高25以上。

　　掘进辅助运输工作量明显减少，千米巷道减少钢材搬运量149.79、煤矸650.32m3和坑木36-25m3，大大减轻了工人的劳动强度。

　　巷道的安全可靠程度提高。锚、网、梁支护能够及时支护新暴露的顶板，改善了巷道的受力状况，减少了巷道围岩变形量，有效防止了巷道掘进冒顶事故的发生。与架棚支护相比，服务期内顶底板、两帮总的移近量分别减少322mm和341mm，断面收缩率减少26.27，保证了巷道的运输、通风与行人安全。

　　回采工作面推进速度加快。采用锚、网、梁支护由于显著减少了巷道变形量、改善了巷道维护状况、简化了工作面端头的维护工序、省去了大量替棚工作量，为工作面实现高产高效创造了十分有利的条件。

　　煤层自然发火的概率降低。102层煤巷道沿底掘进，用架棚支护时需破顶，易发生大冒顶，造成9层煤采空区漏风，容易引发煤炭自然发火，而采用锚、网、梁支护从根本上消除了这个隐患。

　　4.2经济技术评价巷道支护成本包括支护费和其他费用。巷道支护成本中的其他费用是指巷道支护后在服务期内（掘进和回采期间）的巷道成本（包括巷道维修费、运输费、人工费和设备折旧费等）。

　　102层煤巷道原采用11工字钢棚支护，顶梁长2300mm、棚腿长2300mm、棚距800mm，巷道支护费用为57兑18元/m；而改用锚、网、梁支护后，巷道支护费用为513.90元/m.架棚支护和锚、网、梁支护其他费用分别为521. 17元/m和313.04元/m，以上两者相加后原架棚支护为1100. 35元/m，锚、网、梁支护为826.94元/m.巷道采用锚、网、梁支护比采用架棚支护，其支护成本降低了截止到2004年底，曹庄煤矿102层煤剩余工业储量14.725M〖可采储量9.598M.根据历史资料统计，10层煤掘进率为15.0m/kt预计掘进回采巷道144km，如果采用锚、网、梁支护则可节约成本约3937万元。

　　5结束语采用树脂锚固剂加长锚固的全螺纹钢等强锚杆、冷拔钢丝网与工字钢梁组合后与锚固岩层形成了一个整体承载结构，从而改变了下部岩层的受力状况，提高了岩层的自承载能力，使之能经受回采动压的剧烈影响，保障了巷道的安全。

　　应合理布置巷道，尽量避开1C2层煤范围内的垂直应力和水平应力集中区，确保巷道围岩应力小且分布均匀，巷道易于维护。

　　在近距离、采空区下、破碎复合顶板的煤巷中采用锚、网、梁支护后，底板破坏减少，顶板对底板的压力由点传递（棚腿）变成由面传递（两帮煤体），由此有效避免了掘进工作面底板突水事故的发生。

　　通过本次试验，进一步掌握了102层煤顶板的运动规律，为复杂条件下实现锚、网、梁支护提供了可靠的依据。

　　（上接31页）月将少交租赁费11.42万元。

　　（5）节省工作面安装及撤出费用。综放面只需安1次撤1次，分层综采需安2次撤2次，安装费1个面直接费用平均300万元，撤出需50万元，因此，综放开采可节省安撤费（平均）350万元。

　　从上述几个方面的分析来看，采用综放与分层综采比将降低成本863.42万元月，净增收入2840万元/月。优越性十分突出，经济效益显著。

　　6结论而且经济效益显著，是佳的开采技术方案。

　　综放开采技术的特点：高产高效、回采成本低、巷道掘进率低、翻修量少、搬家倒面次数少、节省采面安撤费用。

　　在有相近的地质条件的矿区有着广泛的应用和发展前景。随着科学技术的进步，采用大功率运输设备和高阻力支架，合理开拓布局，合理增加工作面长和延长有效回采长度，综放技术将会有更大的市场。

　　（1）应用综放开采技术在小康矿不仅可行，