王 勇，崔鹏程，党 其

（1.晋能控股煤业集团泰山隆安煤业有限公司，山西 忻州 036600；
2.晋能控股山西科学技术研究院（太原）科学技术研究有限公司，山西 太原 030006）

1 307工作面概述

晋能控股煤业集团泰山隆安煤业有限公司11上307 工作面北为南翼主要回风大巷，南为实体煤，东为11305 工作面，西为实体煤，上覆为原晋豫煤矿旧小窑采空区及8 号煤二采区8205、8203 工作面采空区。

11上307 工作面是11 号上组煤层三采区南翼第二个工作面，工作面顺槽长度1 400 m，工作面长度285 m，地面标高为+990～+1 092 m，底板标高为+845～+893 m，煤层厚度1.4～1.6 m，平均1.5 m，煤层结构简单，煤层倾角2°～8°，平均4°。

11上307 工作面共布置3 条巷道，分别为进风顺槽、回风顺槽、开切眼。本次方案主要涉及回风顺槽。11上307 工作面回风顺槽沿11 号上组煤底板掘进，设计工程量1 327.3 m，矩形断面，巷道设计掘进宽度4.8 m，掘进高度2.75 m。

307 工作面东部为11305 工作面，为了提高307工作面煤柱回采率，减少采空区遗煤量，决定对307回风顺槽与305 工作面回风顺槽之间预留小煤柱。

泰山隆安矿合理确定307 工作面回风顺槽与305 工作面回风顺槽之间的小煤柱宽度，决定采用FLAC3D 限元数值模拟软件分析小煤柱宽度为4 m、5 m、6 m、7 m、8 m、9 m 下应力分布及围岩变化情况。

2.1 预留不同煤柱垂直应力变化

1）当预留小煤柱宽度为4 m、5 m、6 m 时，分布在307 回风顺槽顶底板及两帮岩体内的垂直应力相对较小，预留的小煤柱内的垂直应力随煤柱宽度增加而增加，但是增加幅度小，小煤柱内的垂直应力小于回采煤柱内垂直应力。

2）当预留的小煤柱宽度分别为7 m、8 m、9 m 时，预留的小煤柱内垂直应力呈增加趋势，且应力值变化相对较大，实测应力值分别为8.7MPa、10.5MPa、13MPa。

2.2 预留不同煤柱围岩变形情况

1）预留小煤柱宽度为4.0 m 时实测307 回风顺槽两帮收敛量大于顶底板移近量，收敛量为0.35 m，而顶底板移近量为0.2 m；
当预留小煤柱宽度为5 m时，307 回风顺槽两帮收敛量减小为0.3 m，减小幅度不大，顶底板移近量为0.16 m；
当预留的小煤柱宽度为6.0 m 时，两帮的收敛量减小为0.16 m，顶底板移近量为0.1 m，在此期间工作面侧煤柱向回风顺槽内移近量减小为60 mm，顶板下沉量减小为80 mm。

2）当预留小煤柱宽度为7.0 m 时，巷道两帮收敛量为0.26 m，顶底板移近量为0.14 m，与预留小煤柱宽度为6.0 m 时相差不大；
当预留小煤柱宽度为8.0 m 时，两帮收敛量达0.38 m，顶底板移近量达0.27 m；
当预留小煤柱宽度为9.0 m 时，巷道围岩变形量逐渐减小。

2.3 小煤柱宽度确定

从整体围岩变形情况来看，小煤柱预留宽度从4～6 m 时小煤柱巷道围岩变形量逐渐减小，从6～9 m时围岩变形量又逐渐升高；
所以为了保证巷道安全快速掘进，提高工作面煤柱回采率，同时减小工作面回采期间超前应力对小煤柱围岩破坏力度，决定对307工作面回风顺槽玉305 回风顺槽之间预留小煤柱宽度为6.0 m。

307 工作面回风顺槽决定采用锚杆+锚索+钢筋焊结网联合支护。

3.1 顶锚杆支护

1）顶锚杆采用左旋螺纹钢，规格为Ф20 mm×2 200 mm，顶锚杆钻孔深度2 150 mm，外露10～50 mm，排距1 000 mm、间距1 100 mm，每排5 根锚杆，靠近两帮的锚杆距离巷帮200 mm，靠近两帮锚杆分别向两帮倾斜15°，其余锚杆垂直顶板布置，如图1 所示。

图1 307 回风顺槽支护断面示意图（单位：mm）

2）每根锚杆采用一支CK2360 锚固剂，设计锚固力105 kN，预紧力不低于55 kN，预紧扭矩不低于200 N·m；
锚杆托盘采用厚度为8 mm 蝶形托盘，规格为150 mm×150 mm×8 mm，配套调心球垫与1010 尼龙垫圈。

3.2 帮锚杆支护

1）煤柱帮锚杆为圆钢，规格为Ф18 mm×1 800 mm；
回采帮锚杆为玻璃钢锚杆，规格为Ф20 mm×2 200 mm；
煤柱帮锚杆设计锚固力不低于85 kN，预紧力不低于45 kN，预紧扭矩不低于150 N·m；
回采侧帮玻璃钢锚杆预紧扭矩不低于60 N·m。

2）煤柱帮锚杆钻孔深度1 750 mm，外露10～50 mm，间距800 mm、排距1 000 mm，每排3 根锚杆，锚杆垂直帮部布置；
回采侧锚杆钻孔深度2 150 mm，外露10～50 mm，间距800 mm、排距1 000 mm，每排3 根锚杆，锚杆垂直帮部布置。

3.3 顶锚索支护

1）顶锚索采用7 股钢绞线，规格为Ф17.8 mm×6 300 mm，钻孔深度6 100 mm，锚索施工后外露长度为150～250 mm；
锚索托盘采用规格为300 mm×300 mm×14 mm 蝶形托盘。

2）锚索采用“2-2”方式垂直顶板布置方式，排距2 000 mm；
每排2 根，间距2 000 mm，距巷帮1 400 mm，垂直顶板对称布置；
每根锚索采用CK2360 一支和K2360 一支锚固剂锚固，安装锚固剂时CK2360 在前，K2360 在后；
锚索预紧力不低于180 kN，锚固力不低于285 kN。

3.4 特殊区域补强支护

1）在巷道交叉口、断面增大区域或围岩变化较小时，采用锚索补强支护，或顶锚索采用钢带提高支护整体性。

2）遇巷帮节理发育，采用增加帮锚杆、钢筋梯子梁、帮锚索等补强支护，必要时采用煤柱帮注浆或套棚架加强支护，确保煤柱稳定；
遇顶板破碎时，顶板锚索要采用补打W钢带等补强支护，确保顶板岩层稳定。

3）在掘进过程中，要重视矿压监测管理，及时将有关矿压数据汇总至生产技术科。如出现矿压显现异常情况，需及时撤离人员停止掘进，并通知设计单位与矿相关部门研究处理措施。

4）在巷道掘进与回采过程中，应指派专人对煤柱稳定状态进行定期观测并做记录，如煤柱帮出现裂隙与11305 采空区导通漏风现象，应及时对煤柱帮进行注浆或进行表面喷浆等措施。

5）考虑307 工作面为矿井首个小煤柱工作面，为保证巷道支护安全有效，从巷道开口处开始进行顶板探测，每50 m 布置1 个钻孔，钻孔深度至少10 m，根据顶板岩性探测分析结果，绘制顶板岩层分布图。

1）泰山隆安煤矿采用FLAC3D 限元数值模拟软件分析了小煤柱不同宽度下应力变化以及围岩变形情况，确定了307 回风顺槽预留小煤柱宽度为6.0 m，与传统预留20～30 m 煤柱相比，提高了工作面煤柱回采量达1.2 万t，创造经济效益达4 000 万元。

2）对307 小煤柱回风顺槽围岩采取锚杆（索）联合支护后，在减少支护成本费用以及降低劳动作业强度的前提下，能够对小煤柱巷道围岩进行控制，小煤柱巷道在后期掘进过程中，未出现因巷道支护效果差导致围岩变形、破碎现象。

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