1、江西煤炭科技2023年第1期摘要：以8 2 0 4-2特厚煤层孤岛工作面为工程实例，该工作面回采期间两巷煤岩体受采动应力叠加影响、围岩变形程度大、矿压显现强烈。为解决此问题，拟定对5 2 0 4-2回风顺槽采用大直径钻孔卸压技术和锚索补强支护、对2 2 0 4-2运输顺槽采用底板卸压槽卸压技术。该技术应用后，工作面回采巷道围岩变形得到了有效控制，避免了强冲击矿压的发生，实现了工作面的安全回采与快速推进。关键词：孤岛工作面；回采巷道；围岩控制；大直径钻孔卸压；卸压槽卸压中图分类号：TD3 2 2+.5文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 5 7 2（2 0 2 3）0 1-0 0 1 9-
2、0 3Application of Entry Pressure Relief Technology in Island Coal Face of Extra Thick Coal SeamYang Yong(Hongdong Lucheng Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Coal Import and Export Group,Linfen,Shanxi 041000)Abstract:Taking the isolated island working face of 8204-2 extra thick coal seam as an example,in
3、view of the problems thatthe coal and rock mass of the two roadways are affected by the superposition of mining stress,the surrounding rock deformation islarge,and the strata behavior is strong during the mining of the working face,it is proposed to adopt large diameter boreholepressure relief techn
4、ology and cable supplement support for 5204-2 return air entry and floor pressure-relieving groovetechnology for 2204-2 transport entry,which effectively controls the surrounding rock deformation of the mining roadway in theworking face,avoids the occurrence of strong rock burst,and realizes the saf
5、e mining and rapid advancement of the working face.Key words:island coal face;gateway;surrounding rock control;large diameter borehole pressure relief;pressure-relieving groove特厚煤层孤岛工作面顺槽卸压技术应用杨 勇（山西煤炭进出口集团洪洞陆成煤业有限公司，山西临汾0 4 1 0 0 0）1工程概况洪洞陆成煤业有限公司位于山西省大同煤田中部，区域批复可采煤层为3-5#煤层，煤层埋深在3 2 0 5 5 0m之间，5#煤层
6、平均厚度为7.5 8m，属特厚煤层。8 2 0 4-2工作面（以下简称工作面）为孤岛工作面，工作面东北侧为8 2 0 2采空区，面间煤柱宽度为8m，工作面西南部为8 2 0 4采空区，为典型“孤岛小煤柱”工作面。该工作面走向长度为17 0 0m，倾向长度在采位0 12 0 6m之间为1 4 6m，12 0 6m至停采线区域倾向长度为2 0 9m，工作面布置如图1所示。8 2 0 4-2工作面采煤高度3.5m，采放比为1:1.1 7；工作面为双巷布置，其中，5 2 0 4-2巷为回风顺槽，2 2 0 4-2巷为运输顺槽；工作面采用一进一回的“U”型通风方式，后退式综合机械放顶煤回采工艺，全部垮落
7、法进行顶板管理。2顺槽基本支护1）5 2 0 4-2回 风 顺 槽。回 风 顺 槽 设 计 长 度18 5 0m，巷道断面规格为高3.8m宽5.5m。5 2 0 4-2回风顺槽在实体煤柱区域采用锚杆、锚索、J W钢带配合金属网联合支护方式，在煤柱变宽区域增设了组合锚索支护以确保支护结构的稳定性，巷道内底板均浇筑厚度为2 0 0mm的混凝土。回风顺槽顶锚杆采用规格为2 2mm25 0 0mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间排距为9 0 0mm18 0 0mm，托盘选用1 5 0mm1 5 0mm1 0mm的 高 强 度 拱 形 托 盘，锚 索 采 用 规 格 为2 1.8mm63 0 0mm，J
8、W钢带规格为50 0 0mm3 3 0mm6mm；在煤柱变宽区域采用规格为2 1.8 1 03 0 0mm（中间锚索）83 0 0mm63 0 0mm（对角锚索）的三眼组合锚索替代巷道顶部锚索，图18204-2工作面布置1 9江西煤炭科技2023年第1期锚索组间排距为18 0 0mm18 0 0mm。回风顺槽帮部采用锚杆、锚索联合支护方式，其中，巷道上帮采用3根规格为2 1.8mm53 0 0mm的锚索配套14 0 0mm3 3 0mm6mm的J W钢带支护；巷道下帮采用1根规格为2 2mm25 0 0mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆配套规格为4 5 0mm2 8 0mm4.7 5mm的W钢护板进行
9、支护，锚杆间排距9 0 0mm9 0 0mm，回风顺槽支护断面如图2所示。图25204-2回风顺槽支护断面2）2 2 0 4-2运 输 顺 槽。运 输 顺 槽 设 计 长 度17 9 0m，巷道断面规格为高3.6m宽5.5m，顺槽采用与5 2 0 4-2回风顺槽相同的支护参数，在8m小煤柱区域增设组合锚索，巷道内底板浇筑厚度为1 0 0mm的混凝土，在小煤柱区域内的胶带输送机下方浇筑2 0 0mm的混凝土。3强矿压分析通过现场观测，工作面两顺槽在掘进期间，巷道表面最大位移量小于4 5mm，其变形程度较低，支护效果较好，围岩稳定性较好，实体煤与煤柱变宽区域围岩变形程度相差不大。工作面回采期间，巷
10、道变形程度显著增加，其中，在煤柱变宽3 0 4 0m范围时，回风顺槽顶底板移近量较大，平均移近量为6 4 0mm，最大移近量高达8 2 0mm，巷道深部围岩变形量较小，平均位移量在6 0mm左右；煤柱宽度在3 0m以下时，回风顺槽顶锚索受力小于2 3k N，煤柱宽度大于3 5m时，顶锚索受力大于3 8k N。因此，可以看出，当煤柱留设宽度在小于3 0m时，回风顺槽顶板承受的压力较小，现有支护结构较好，围岩稳定性较好。根据微震监测结果显示，煤柱宽度在3 8 4 5m范围内时，区域围岩长时间处于高应力状态，工作面回采期间，两帮破碎，顶板下沉、底板鼓起现象严重，煤岩体应力变动频繁，微震现象发生频数较
11、多。回风顺槽强矿压显现区域如图3所示。图35204-2回风顺槽强矿压显现位置根据现场实测围岩变形情况分析，可以初步得出，工作面回采期间，在现有的地质开采条件下，采空区侧向煤体塑性区的宽度约为3 0m左右；当煤柱宽度超过3 0m时，煤柱内部出现了弹性区域，煤柱承载着来自上覆岩层的大部分重力，随着工作面的持续推进，超前采动应力不断地施加于煤柱上，应力持续积聚，在采动叠加的作用下，极易诱发煤柱内承载应力的突然释放，引起强矿压冲击现象1。因此，该区域应作为矿压控制的重点区域。4卸压技术1）大直径钻孔卸压。大直径钻孔卸压是指在巷道高应力区域内通过布置大直径钻孔，利用施工钻孔时产生的冲击现象在钻孔周围形成
12、一定区域的破碎区，进而在多个钻孔的作用下连接成一条破碎带，破碎带的形成，一方面改变了区域内煤岩体的力学性质，降低了煤岩体存储弹性势能的能力2，另一方面，释放集中应力，将煤岩体的不稳定破坏过程转化为稳定性破坏，消除或缓解强矿压冲击现象，有效避免了应力积聚诱发的冲击地压事故3。根据工作面矿压显现特征，为提高矿压防治效果，选用履带式钻机超前在回风顺槽两帮施工大直径卸压钻孔，钻孔直径为1 3 0mm，钻孔深度为1 0 1 5m，钻孔排间距为9 0 0mm5 0 0mm，选用黄泥浆对钻孔进行封孔。根据回风顺槽长度，分区煤柱宽/m采位/m开孔高度/mm倾角/直径/mm长度/mm孔数/个A1 5 2 08
13、0 0 8 3 014 0 0/19 0 001 3 01 00 0 06 6B2 0 5 08 3 0 10 4 614 0 0/19 0 0/24 0 001 3 01 50 0 07 1 8C25 0 6 810 4 6 12 0 614 0 0/19 0 001 3 01 50 0 03 5 4表1煤柱帮钻孔参数2 0江西煤炭科技2023年第1期累计施工大直径钻孔22 7 6个，施工区域及钻孔参数分别如表1、表2所示。卸压钻孔布置如图4所示。图4卸压钻孔布置大直径钻孔施工后，会对巷道围岩变形情况产生较大影响。为确保巷道的规整度，防止因钻孔施工产生的大面积片帮和变形，在回风顺槽施工卸压钻
14、孔后，对帮部进行锚索补打，锚索选用规格为2 1.8mm53 0 0mm，配套3 0 0mm3 0 0mm1 4mm高强度拱形托盘支护，锚索布置位置为巷帮第一排支护与第二排支护之间，锚索补打两排，下排锚索布置于距巷道底板2.5m处，锚索排间距为9 0 0mm5 0 0mm，锚索补打支护如图5所示。图5锚索补打支护2）巷道卸压槽卸压。通常而言，在巷道高应力区域，围岩的应力主要集中于巷道两帮、底板的中部区域，在应力积聚的过程中，对中部围岩持续进行挤压，形成片帮、底鼓现象。开设卸压槽是指在巷帮、底板中部开凿出具有一定高度、长度和深度的凹槽，改变巷道区域围岩应力分布状态，将巷道两帮、底板中部积聚的应力分
15、散、转移至深部围岩区域，为巷道支护提供良好的应力环境4。巷道开挖卸压槽后，能够为围岩变形情况提供一定的补偿空间，吸收巷道中一定的积聚应力，缓解巷道变形情况。卸压槽槽口位于巷道支承压力峰值区域，因此，槽口是巷道发生围岩变形中最先体现的区域，随着开槽口的破坏失稳，压力持续向槽口深处转移并发生变形破坏，之后趋于平稳，直至与巷道整个支护体系达到平衡，自巷道开挖卸压槽至围岩深部区域形成一个新的应力分布区5。2 2 0 4-2巷为运输顺槽，巷内布置胶带运输并铺设了轨道，受生产作业影响较大，不适宜进行大型机械化作业，大直径钻孔施工工艺应用不便，因此，决定在运输顺槽巷道底板、两帮中部施工卸压槽以释放围岩应力，
16、卸压槽规 格为5 0 0mm5 0 0mm（高深）。5应用效果1）5 2 0 4-2回风顺槽在工作面回采过宽煤柱区域过程中，超前施工大直径钻孔，并在巷道两帮补打支护锚索。该工艺有效控制了巷道围岩的变形，回采期间巷道变形程度较低，顶底板、巷道两帮位移量均在可控范围内，未出现冲击矿压现象，巷道内整体支护效果较好。2）2 2 0 4-2运输顺槽在工作面回采期间，受应力叠加以及断层影响，超前工作面5 0 8 0m区域范围巷道变形严重，胶带输送机倾斜、人员行走困难。施工卸压槽后，卸压槽在工作面前方0 1 2 0m区域发生了不同程度的挤压变形，特别是在3 0 9 0m区域内，卸压槽基本闭合，整体来看，卸压槽卸压效果显著，卸压槽承受了来自巷道围岩的大部分变形挤压，抑制了围岩变形破坏对巷道整体产生的直接影响，有效缓解了巷道的片帮和底鼓。6结语针对8 2 0 4-2孤岛工作面强矿压特点，拟定对5 2 0 4-2回风顺槽采用大直径钻孔卸压技术和锚索补强支护、对2 2 0 4-2运输顺槽采用底板卸压槽卸压技术。应用此卸压、补强技术效果表明，巷道围岩变形得到了有效控制，避免了强冲击矿压的发生，实现了工作面安全
