汾源煤业运输大巷顶板变形及控制研究

董记佩

（霍州煤电集团汾源煤业有限公司，山西 静乐 034000）

1 工程概况

汾源煤业矿井为低瓦斯矿井，开采的5#煤属特厚煤层，平均煤厚15.45 m，5#煤层的倾角为23°～27°，平均25°，煤层节理发育。运输大巷沿5#煤层顶板掘进，大巷埋深378～410 m，设计长度632 m。在掘进过程中将经过两条断层，分别为H1=2.5 m（断上）、H2=15 m（断下）。5#煤层运输大巷断面为直墙半圆拱形，直墙高1.5 m、拱高2.2 m，净宽4.4 m，截面面积14.20 m2。根据物理力学实验结果，运输大巷左帮为煤、抗压强度24.34 MPa，右帮基本为泥岩、抗压强度36.84 MPa，顶板多为泥岩和泥质灰岩、抗压强度29.38 MPa，底板多为泥岩和粉砂岩、抗压强度33.56 MPa，总体来说围岩强度较低。

在5#煤层运输大巷掘进过程中，发现顶板变形较大，且常有冒顶现象发生，严重影响着巷道围岩的稳定性和施工过程的安全，因此需要制定合理的顶板控制方案。

2 顶板变形特征分析

2.1 顶板变形特征

5#煤层运输大巷断面为直墙半圆拱形，顶板初始支护形式为“锚杆+锚索”支护。锚杆为Ф20 mm×2.4 m，间距和排间距均为0.9 m，每个断面布置5根；锚索为Ф17.8 mm×7.4 m，间距和排间距分别为2.7 m和1.8 m，每个断面布置2 根，具体支护方式见图1。

图1 支护设计

在5#煤层运输大巷掘进过程中，分别在距离工作面100 m和200 m位置各布置1 个测站，监测其围岩变形情况，监测结果显示：围岩变形主要以顶板变形为主，顶板变形量〉巷帮变形量〉底板变形量，顶板变形量最大达到500 mm。

根据监测结果可知，巷道顶板变形量较大，极大地威胁着围岩的稳定性。原有的支护方案，不能有效控制围岩变形，因此需要制定合理有效的顶板控制方案，保证巷道围岩的稳定性。……