北京天地华泰矿业管理股份有限公司
摘要：近些年来，煤矿开采深度的加深，近距离煤层掘进工作面过采空区时，岩层稳定性变差，而支护技术相对落后，从而引发一系列安全事故，比如冒顶或类似的顶板事故。本文针对近距离煤层掘进工作面过采空区支护技术进行分析，支护效果较好，可满足掘进巷道的设计和使用要求。
关键词：近距离煤层；掘进工作面；采空区；支护技术
1掘进巷道围岩支护技术
（1）锚杆。巷道顶锚和帮锚锚杆所选用的钢锚杆都具有螺纹形状，且两者的型号及托盘的尺寸是相同的，分别是Φ22mm×2400mm型的以及150mm×150mm×10mm大小的托盘，两者的不同存在于锚杆的使用数量和间距距离上，巷道顶锚所使用的数量为6根，每根锚杆之间的距离为900mm×1000mm，而帮锚锚杆的使用数量为5根，每根锚杆之间的距离为900/500mm×1000mm，此外，帮锚锚杆的固定力要高于127kN。（2）锚索。巷道顶部锚索和帮部锚索所使用的锚索型号、安装距离以及使用数量等都有不同。巷道顶部锚索所选用的锚索型号是Φ18.9mm×7000mm，对锚索进行安装时注意距离把控在1300mm×1000mm，所使用锚索数量为3，而帮部锚索使用的锚索型号为Φ18.9mm×5300mm，安装时的距离单位为1600mm×1000mm，使用的锚索数量为2。两者所使用的托盘规格相同，都是具有高强度的托盘，托盘规格是300mm×300mm×14mm。（3）金属网片。巷道顶板和帮部所需要的金属网片也有所不同，巷道顶部所使用的金属网片规模是5200mm×1200mm，而帮部的是3100mm×1200mm，为保障使用安全，要对帮部之间用网片进行衔接，衔接所用的网片规模为3100mm×1200mm。（4）钢带。巷道顶板和帮部所选用的钢带也是大不相同，两者存在使用型号上的区别，巷道顶板所选用的钢带型号是Φ16mm×4600mm，而帮部所使用的钢带型号是Φ16mm×2900mm。
2近距离煤层掘进工作面过采空区支护技术
2.1工作面概况
某煤层平均厚度4.0m，煤层走向东北，倾向西北，平均煤层倾角4°，节理发育。掘进采用EBZ-160掘进机掘进。掘进时煤（矸）运输方式以掘进机装载部自行装煤（碴）为主、人工攉煤（碴）辅助的方法装载，皮带机出碴的方式运输。使用风动锚杆机、风钻打锚杆、锚索进行支护。EBZ-160型掘进机最大截割高度为4.8m，最大截割宽度为5m，东西回风大巷掘高为4.07m，掘宽为4.64m，可以一次截割成巷。2019年5月8日在东西回风大巷N65-3点前81.6米处打钻得知，钻孔深度在19m时再次遇见9#煤采空区。根据实际采掘图和走访调查，煤矿的采空区内积水量较大，该积水区对工作面掘进会造成很大的影响，掘进前，应采取相关防治水措施。工作面掘进时应注意对采空区积水的探放，严格执行物探、钻探（长探+短探）、化探手段，做到“有掘必探，先探后掘”的探放水原则，同时确保工作面排水设施及排水管路的正常使用。
2.2上覆岩层移动规律
2.2.1岩层移动基本规律分析
近距离煤矿层在开采过程中具有上覆采空区，该区域的岩石结构由两部分构成：一部分是上覆采空区施工所产生的断裂区，断裂区常常被命名为“三带区域”，既垮落带、裂隙带和弯曲带。垮落带为覆岩被破坏后，其岩石在垮落的时候是没有规律的，并且具有很大的松散度，大约为1.4左右。然而，通过常年累月的压实，使得其碎涨系数减低至1.05，这个区域和所采煤层合并，是因为直接顶的垮落所形成的。
裂隙带与垮落带有明显的区别，既岩块整齐排列，位于冒落带上，碎涨系数不大，关键层的岩石破碎后可能向砌体粱结构转变，二者相结合，被称为“两带”。弯曲带是指裂隙带顶界限到地表的岩石厚度，其中岩层移动具有一定的连续性和整体性，裂隙带顶界限及其以上的岩层是整体移动，不会有很明显的下沉。
2.2.2上覆岩层移动规律
由于工艺的限制，下伏煤层的结构复杂，以及上覆采空区的数量繁多等多方面的原因，导致下伏煤层掘进工作面的矿压不断变化，且难以发现其中规律。具体来说，是由于上覆多层岩体产生的矿山压力集聚。其次，在此基础上，又受下伏煤层掘进工作面因素的影响，上覆岩体的性质发生变化，稳定性变低，其在距离工作面某个地方，发生垮落状况。这时需分析垮落区域，第一种情况是当这个区域过大而不能及时控制时，就会带来承载层稳定性下降。第二种情况是下伏煤层上方强度低围岩体，由于其工作面的推进，受应力重新分布因素，而造成直接顶的垮落。这种情况下发生的垮落状况，通常破坏性小，因为直接顶区域少，而且厚度也比第一种情况小很多，所以直接顶的垮落破坏性小，难以带来矿压异常变化状况，所以其工作面会继续推进。直接顶出现断裂状况后，再继续受支护强度小以及极大超出正常范围的围岩应力因素的影响，工作面上方1层强度高的岩层，在矿压影响下而导致的垮落状况，接着其发生初次来压后，工作面的稳定性依然让人满意，而且上方深部岩体的破坏性也很少，不影响工作面的推进以及煤矿生产进度。直接顶与基本顶出现垮落问题后，当围岩应力提高许多的时候，这个时候就需要注意了，如果不采取措施，比如调节围岩位移，那么势必造成一系列问题，即出现上方承载层破裂状况，进而在引起破坏上方岩体稳定性，加大破坏面积，最终造成严重问题，出现地表沉降事件。
2.3掘进巷道围岩支护技术
煤矿东西回风大巷掘进工作面从开口到899m间时，发现在1901综采工作面及1901绕道外短壁回采工作面采空区，11煤与9煤层间距3.6m~9.6m；掘进至1385m时，发现了1903综采工作面采空区，在工作面开口442m~1385m掘进时，要了解《煤矿支护手册》的基础上，进行每循环用锚索在掌子头打1个8m探孔探测层间距，然后方便后续采取合理的支护办法。还需注意的是，掘进工作面其他区域由于都覆盖于实体煤下，因此，选取巷道支护方式时要根据该矿区地质特点，采用非薄层间距类型推进工作。其次，要了解该矿区以往支护经验，以及该巷道用途等，然后综合考虑实际状况，选取巷道顶板的支护办法，最后选择的是“锚杆+锚索+钢筋网片+钢梁+单体支柱”联合支护。
2.4支护效果分析
为了验证支护效果，分析锚网索支护可行性，以及初步了解巷道工作面顶板变形状况，采取了一些措施，即在东西回风大巷内，安装了特定的观测站，同时在这些观测站安排了一些人员，旨在实时的监控巷道围岩变形状况。最后，发现东西回风大巷围岩变形，会受与工作面间距的变化因素的影响，大致规律是先增后减，其中，还发现巷道顶板下沉量的范围不超过85mm，两帮移近量发范围也不超过45mm。因此，锚网索联合支护技术起着很大的作用，有利于近距离煤层过采空区的掘进工作面支护，更减少了煤矿冒顶事故的发生，保障的安全生产。
3结语
目前东西回风大巷正在正常掘进，原遇到的采空区采取“锚杆+锚索+钢筋网片+钢梁+单体支柱”联合支护并喷浆管理后，没有出现顶、底板矿压显现、变形及脱皮掉渣的情况，证明在上覆岩层移动规律基础上采取的联合支护措施是有效的，该联合支护措施希望在以后遇到采空区的情况下能够积极推广应用。
参考文献：
[1]近距离煤层煤柱及采空区下综采工作面矿压规律分析[J].齐电水.山东工业技术.2019（10）
[2]关于煤矿巷道掘进施工与支护技术研究[J].王金立.当代化工研究.2021（05）