動(dòng)壓下的巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)探析

摘 要：突然的動(dòng)壓現(xiàn)象不但會(huì)造成煤巖體的振動(dòng)與破壞，還可能使巷道垮塌，支架、設(shè)備損毀，甚至發(fā)生重大的人員傷亡事故，因此必須引起礦井工作者的充分重視。本文以筆者參與施工的實(shí)際工程為例，介紹了動(dòng)壓下的巷道掘進(jìn)施工控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：動(dòng)壓巷道掘進(jìn)施工錨網(wǎng)支護(hù)

中圖分類號(hào)：TU71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-198X(2012)03(b)-0000-00

1 工程概述

以實(shí)現(xiàn)某礦采區(qū)通風(fēng)為建設(shè)目的的輔助進(jìn)風(fēng)巷，其斷面呈矩形，寬4.6m，高3.6m，預(yù)測(cè)該工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為0.63m3/min~1.13m3/min，煤塵具有爆炸性，煤層無(wú)自燃發(fā)火現(xiàn)象，頂壓、側(cè)壓明顯，水文地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜。工程中以錨網(wǎng)支護(hù)作為掘進(jìn)支護(hù)手段，并采用EBJ-120型掘進(jìn)機(jī)割煤、出煤，MQT-130型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)及ZMS-60型風(fēng)動(dòng)煤鉆打眼安裝錨桿，機(jī)械式扭矩放大器緊固錨桿施工。

2 動(dòng)壓巷道對(duì)掘進(jìn)施工的影響

煤礦巷道掘進(jìn)及開采過(guò)程中，常存在著高應(yīng)力下積聚著大量彈性能的巖體在一定條件下突然釋放能量，發(fā)生破壞、冒落與拋出等明顯動(dòng)力效應(yīng)的煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象。突然的動(dòng)壓現(xiàn)象不但會(huì)造成煤巖體的振動(dòng)與破壞，還可能使巷道垮塌，支架、設(shè)備損毀，甚至發(fā)生重大的人員傷亡事故，因此必須引起礦井工作者的充分重視。根據(jù)動(dòng)壓生成的不同機(jī)理可將其分為沖擊礦壓、頂板大面積來(lái)壓與煤及瓦斯突出等三種形式。以沖擊礦壓為例，其一般是指聚積在礦井巷道和采場(chǎng)周圍煤巖體中的能量突然釋放，在井巷發(fā)生爆炸性事故，產(chǎn)生的動(dòng)力將煤巖拋向巷道，此時(shí)頂板可能有瞬間明顯下沉，但一般并不冒落；有時(shí)底板突然開裂鼓起甚至接頂；常常有大量煤塊甚至上百立方米的煤體突然破碎并從煤壁拋出，并可能引起瓦斯、煤塵爆炸、火災(zāi)以及水災(zāi)，干擾通風(fēng)系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成地面震動(dòng)和建筑物破壞。從生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，沖擊礦壓多發(fā)生在生產(chǎn)高度集中的區(qū)域，頂板大面積來(lái)壓、煤及瓦斯突出則與施工技術(shù)、支護(hù)方式、現(xiàn)場(chǎng)安全管理不到位有直接的關(guān)系。因此煤礦工作者必須得到在全面掌握動(dòng)壓分布及作用規(guī)律的前提下合理選擇巷道開拓布置的方式、科學(xué)安排工藝程序、確保支護(hù)措施到位，并進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范的施工組織和安全管理，盡可能減少動(dòng)壓巷道的潛在風(fēng)險(xiǎn)，以提高掘進(jìn)施工的效率及安全性。

3 對(duì)動(dòng)壓巷道的有效控制

3.1 合理的巷道開拓布置

合理的開拓布置是降低巖體應(yīng)力程度、釋放其彈性能積聚的最根本方法。事實(shí)上，多數(shù)沖擊礦壓都是由不合理的布置方式與開采技術(shù)引起的，這類壓力一旦產(chǎn)生就難以改變，只能通過(guò)高成本的局部卸壓方式予以緩解。因此巷道開拓必須遵守以下原則：應(yīng)先開采無(wú)沖擊危險(xiǎn)或沖擊危險(xiǎn)小的煤層作為解放層；劃分采區(qū)時(shí)，應(yīng)保證合理的開采順序，最大限度地避免形成煤柱等應(yīng)力集中區(qū)，采區(qū)或盤區(qū)的采面應(yīng)朝一個(gè)方向推進(jìn)；在地質(zhì)構(gòu)造等特殊部位，應(yīng)采取能避免或減緩應(yīng)力集中和疊加的開采程序。有動(dòng)壓風(fēng)險(xiǎn)的煤層的開拓或準(zhǔn)備巷道和回風(fēng)巷應(yīng)布置在底板巖層或無(wú)沖擊危險(xiǎn)煤層中，采用不留煤柱垮落法管理頂板的長(zhǎng)壁開采法。巷道與采面斜交時(shí)，巷道要同時(shí)承受采場(chǎng)正向壓力和側(cè)向壓力的作用，使巷道圍巖收斂嚴(yán)重，不易維護(hù)。因此應(yīng)盡可能使巷道與采面保持平行，以使支護(hù)系統(tǒng)與圍巖受力均勻，充分發(fā)揮支護(hù)系統(tǒng)的抗壓作用。

3.2 加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理

掘進(jìn)機(jī)割煤應(yīng)按照截割路線圖進(jìn)行作業(yè)，保證頂平、幫直，出完煤后退出機(jī)組，退出距離以能滿足順利打設(shè)錨桿為宜。出煤完畢其他作業(yè)人員進(jìn)入窩頭前，施工人員利用長(zhǎng)柄工具站在完好支護(hù)下進(jìn)行認(rèn)真的敲幫問(wèn)頂，鑿掉活碳活矸，確保安全后，方可進(jìn)入窩頭開始進(jìn)行下一工序作業(yè)。巷道掘進(jìn)如有煤炮現(xiàn)象時(shí)，綜掘機(jī)掘進(jìn)采取小進(jìn)度、多循環(huán)及時(shí)對(duì)工作面迎頭打上錨桿臨時(shí)支護(hù)頂板，防止工作面迎頭爆落，縮小控頂距，避免巷道頂板掉頂、抽條現(xiàn)象，從而減小巷道的二次支護(hù)。

3.3 支護(hù)方式的優(yōu)化

由于巷道支護(hù)的主要功能是控制圍巖表面較為松散的部分進(jìn)行控制，一旦圍巖應(yīng)力發(fā)生變化，現(xiàn)有的支護(hù)系統(tǒng)與圍巖間的平衡就會(huì)發(fā)生改變，圍巖會(huì)不斷向巷道支護(hù)空間移動(dòng)，使其不斷減小，既造成了作業(yè)空間的不便，也可能形成嚴(yán)重的安全隱患。因此不但要參考支護(hù)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度、圍巖的可錨性等，使支護(hù)始終處于良好的工作狀態(tài)下，還應(yīng)對(duì)應(yīng)力集中的部位進(jìn)行重點(diǎn)加固。例如巷道與采面中部位置壓力顯著，因此該部位應(yīng)在原加固的基礎(chǔ)上再進(jìn)行加密，增加支護(hù)強(qiáng)度，以便保證巷道的有效斷面，避免使巷道局部出現(xiàn)急劇收縮。西下山進(jìn)風(fēng)巷設(shè)計(jì)斷面呈矩形，采用了SMG400#高強(qiáng)螺紋鋼錨桿樹脂加長(zhǎng)錨固配合Φ18.9mm-7300mm錨索組合支護(hù)方式，實(shí)踐證明，該支護(hù)方式效果良好，可保證巷道的安全作業(yè)。

3.4 重視頂板管理與礦壓觀測(cè)

巷道掘進(jìn)的持續(xù)進(jìn)行使礦山壓力不斷增大，巷道受采面動(dòng)壓影響的位置及集中程度也在不斷地變化。因此施工中應(yīng)通過(guò)巷道頂板下沉量及表面位移等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確判斷巷道壓力情況，出具分析報(bào)告，并以此為依據(jù)及時(shí)修改錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.5 其他安全管理

為保證施工安全，必須加強(qiáng)對(duì)頂板、機(jī)掘、水火瓦斯等的管理工作。作業(yè)中要嚴(yán)格執(zhí)行“敲幫問(wèn)頂”制度，并嚴(yán)禁空頂作業(yè)，保證巷道最大空頂距不大于1.2m。割煤作業(yè)必須嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程規(guī)定的截割軌跡，由正司機(jī)負(fù)責(zé)操作，副司機(jī)在小溜上方設(shè)置的平臺(tái)上負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)及機(jī)尾工監(jiān)護(hù)，開機(jī)前除上機(jī)人員外，其他人員必須全部撤至轉(zhuǎn)載以外，并保證8s~11s的截割頭延時(shí)。電氣設(shè)備必須設(shè)有靈敏可靠的漏電、接地和短路保護(hù)裝置。保證通風(fēng)系統(tǒng)布局合理運(yùn)行穩(wěn)定，局部通風(fēng)機(jī)“三專兩閉鎖”齊全有效，并設(shè)專人管理。嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探、先探后掘”的原則。并保證探測(cè)距離大于20m以上。施工過(guò)程中若遇未提前預(yù)測(cè)地質(zhì)構(gòu)造，必須先停掘，待匯報(bào)有關(guān)部門制定措施后再施工。

4 結(jié)語(yǔ)

巷道掘進(jìn)中應(yīng)盡力避開回采工作面的動(dòng)壓影響。如必須進(jìn)行動(dòng)壓巷道的掘進(jìn)，則應(yīng)首先掌握動(dòng)壓的規(guī)律及影響范圍，盡可能避開其峰值區(qū)，并不斷優(yōu)化巷道掘進(jìn)的施工工藝及支護(hù)技術(shù)，同時(shí)采取嚴(yán)格的管理，使作業(yè)安全和作業(yè)效率均能得到切實(shí)的保證。

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