唐安礦三盤區(qū)南翼回風(fēng)大巷支護(hù)工藝研究

李介紅

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安煤礦分公司，山西高平048407)

1 地面相對(duì)位置及鄰近采區(qū)開采情況

南翼回風(fēng)大巷工作面對(duì)應(yīng)地面范圍內(nèi)主要是大山覆蓋，有少量農(nóng)田，無(wú)民房及其他建筑，臨近沁輝路老馬嶺隧道。三盤區(qū)南翼回風(fēng)大巷位于三盤區(qū)軌道運(yùn)輸大巷的南側(cè)，西為三盤區(qū)邊界保安煤柱;東為實(shí)體煤巖體。所掘巷道在三盤區(qū)軌道巷、皮帶巷、專用回風(fēng)巷南側(cè)，沿頂板掘進(jìn)，對(duì)所開掘巷道影響不大。

2 煤(巖)層賦存特征

根據(jù)地質(zhì)資料及已掘出的巷道暴露情況，三盤區(qū)南翼回風(fēng)大巷全段為煤巷。根據(jù)2012 年瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告，掘進(jìn)工作面最大瓦斯涌出量為1.16 m3/min。煤層不易自燃，無(wú)爆炸性。該段地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)特殊地質(zhì)構(gòu)造。根據(jù)三維地震勘探及相鄰巷道掘進(jìn)情況，三盤區(qū)南翼回風(fēng)大巷工作面煤層呈單斜構(gòu)造，東高西低。三盤區(qū)南翼回風(fēng)大巷工作面在掘進(jìn)范圍內(nèi)無(wú)異常地質(zhì)構(gòu)造。施工中出現(xiàn)地質(zhì)條件變化，應(yīng)制定相應(yīng)施工技術(shù)措施。根據(jù)地質(zhì)資料及已掘出的巷道暴露情況，此巷道正常涌水量11 m3/h，最大涌水量20 m3/h，有頂板淋水或底板滲水現(xiàn)象，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，但在施工過(guò)程中應(yīng)注意涌水量變化和煤巖層變化。

3 巷道布置及支護(hù)說(shuō)明

3.1 巷道布置

三盤區(qū)南翼回風(fēng)大巷方位角290°沿煤層頂板掘進(jìn)。該工程所涉及斷面為直墻半圓拱形斷面和矩形斷面，以下為斷面數(shù)據(jù):寬×高=5 000 mm×3 200 mm，毛斷面面積S=16 m2。

3.2 支護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)巷道的圍巖性質(zhì)、圍巖強(qiáng)度、地應(yīng)力分析、臨近巷道資料及巷道服務(wù)年限和《唐安煤礦巖巷快速掘進(jìn)施工工藝技術(shù)研究實(shí)施大綱》《井巷圍巖控制及錨桿支護(hù)技術(shù)研究課題報(bào)告》《山西蘭花科創(chuàng)唐安煤礦分公司三盤區(qū)巷道支護(hù)技術(shù)研究課題總結(jié)報(bào)告》，對(duì)本工作面的支護(hù)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)和支護(hù)強(qiáng)度的計(jì)算。設(shè)計(jì)得出如下結(jié)論:

3.2.1 基本支護(hù)方式:錨桿+鋼筋梯子梁+菱形金屬網(wǎng)

加強(qiáng)支護(hù)方式:快速承載預(yù)應(yīng)力錨索。錨桿材料:高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿(25MnSi)。錨桿直徑:Ф =20 mm。錨桿長(zhǎng)度:L =2 200 mm，鉆孔深度2 150 mm。錨桿排距:B=900 mm。頂板錨桿間距:D=900 mm，邊錨桿距巷幫250 mm，并要求向巷幫傾斜20°，每排布置6 根頂錨桿。幫錨桿間距:D =900 mm，最下部一根錨桿間距850 mm，上部錨桿距頂板250 mm，并向上傾斜20°;下部錨桿距底板300 mm，垂直巷幫布置。下部錨桿在支護(hù)完成后，滯后不大于5 排的距離進(jìn)行護(hù)幫時(shí)施工。錨桿錨固劑:每孔使用S2360 型和Z2360 型樹脂錨固劑各1 卷。錨桿梁:采用Ф14 mm 鋼筋焊接成梯子梁。在布設(shè)錨桿處焊接錨桿卡欄，錨桿需安裝在卡欄內(nèi)。錨桿托板:150 mm ×150 mm ×10 mm鋼板壓制穹形托板。

3.2.2 輔助材料

網(wǎng):12 號(hào)鉛絲編織成的網(wǎng)孔尺寸為50 mm ×50 mm 的菱形金屬網(wǎng)，頂網(wǎng)片尺寸為長(zhǎng)×寬=10 000 mm×1 050 mm，每排一片，網(wǎng)片間搭接100 mm，每隔200 mm 用Ф2 mm(14 號(hào))鐵絲聯(lián)網(wǎng)2 道。錨索材料:1 ×19 股鋼絞線。錨索直徑:Ф=22 mm。錨索長(zhǎng)度:L =7 200 mm，鉆孔深度7 000 mm。錨索排距與間距:每排2 根，間距2 000 mm，距巷幫1 500 mm，排距 B =1 800 mm，錨索垂直頂板巖面。錨索錨固劑:每孔使用S2360 型樹脂錨固劑1 卷，Z2360 型錨固劑2 卷。錨索托板:長(zhǎng)×寬×厚=300 ×300 ×16 mm 的穹形多功能鋼板托板。

4 支護(hù)工藝

4.1 臨時(shí)支護(hù)

4.1.1 ZLJ－10/21 型機(jī)載臨時(shí)支護(hù)

臨時(shí)支護(hù)采用ZLJ－10/21 型機(jī)載臨時(shí)支護(hù)。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)完成掘割裝煤作業(yè)后，將截割頭放下，并用皮帶蓋好，然后再按照下列程序工作:先檢查支護(hù)各部位零部件管路是否正常，再把兩位三通閥打到支護(hù)位置，打開掘進(jìn)機(jī)泵站開關(guān)，給支護(hù)供油。把支護(hù)用的鋼筋梯和網(wǎng)片放在頂梁架上用磁鐵吸好，向前推動(dòng)支護(hù)主架和頂梁架液壓控制手柄，這時(shí)，主架和頂梁架由拆合狀態(tài)，慢慢平穩(wěn)打開，支護(hù)在打開時(shí)，副司機(jī)應(yīng)注意觀察支護(hù)各關(guān)節(jié)管路是否有不正?，F(xiàn)象，鋼筋梯、網(wǎng)片是否有掛著現(xiàn)象。開到所需要的角度和位置再升主架，升到巷道頂板，把鋼筋梯和網(wǎng)片壓緊至巷道頂板，施工人員就可以在臨時(shí)支護(hù)下安全進(jìn)行打孔、安裝錨桿等工作。

4.1.2 前探梁托網(wǎng)、錨桿梯子梁臨時(shí)支護(hù)

1)支護(hù)材料及數(shù)量:①懸掛前探梁鉤環(huán)(可調(diào)節(jié)螺栓型)4個(gè)(每根2 個(gè))。②前探梁為2 寸圓鋼管2 根(3 m 長(zhǎng))。③永久支護(hù)的網(wǎng)、錨桿梯子梁。④木板2 塊(長(zhǎng)200 cm、寬15 cm、厚5 cm)及木楔。

2)架設(shè)方法:割煤后，掘進(jìn)機(jī)全部退于工作面后3 m 永久支護(hù)下，降下截割臂，閉鎖掘進(jìn)機(jī)。進(jìn)行嚴(yán)格的敲幫問(wèn)頂，確認(rèn)無(wú)安全隱患后，2 人各站在巷道兩幫(且站在永久支護(hù)下)共同配合將已聯(lián)好的網(wǎng)及錨桿梯子梁托起，然后另派2 人站在梯子上安裝懸掛前探梁所用環(huán)，并將兩根前探梁分別從環(huán)中穿過(guò)，挑網(wǎng)、錨桿梯子梁，站在梯子上的人員要將網(wǎng)鋪平拉直，并將網(wǎng)臨時(shí)與永久支護(hù)的網(wǎng)連好，然后在前探粱前端放置木板，同時(shí)調(diào)節(jié)螺栓固定前探梁，與空頂板區(qū)頂板接實(shí)，有空隙地方，使用木楔進(jìn)行接實(shí)。以后的每一次臨時(shí)支護(hù)，前探梁不再取下。等機(jī)組把巷道割成形后，機(jī)組退于永久支護(hù)下，仍按上述程序臨時(shí)支護(hù)。

3)臨時(shí)支護(hù)工藝流程:退機(jī)降下截割臂——閉鎖掘進(jìn)機(jī)—敲幫問(wèn)頂找掉活矸—抬錨桿梯子梁、網(wǎng)到工作面—托起錨桿梯子梁、網(wǎng)(人員站在永久支護(hù)下)—前移前探梁挑住網(wǎng)、錨桿梯子梁—臨時(shí)支護(hù)空頂，上木板，同時(shí)調(diào)節(jié)螺栓固定前探梁，接實(shí)空頂區(qū)頂板—永久支護(hù)。

4)質(zhì)量要求:頂上錨桿梯子梁孔要與永久支護(hù)的錨桿梯子梁孔在一條線上，臨時(shí)支護(hù)的排距與永久支護(hù)的排距一致。

5)空頂距要求:最大空頂距 1 200 mm，最小空頂距300 mm;若頂板破碎壓力大時(shí)，另制定具體技術(shù)措施。

4.2 永久支護(hù)工藝流程

4.2.1 施工錨桿

錨桿孔深度比錨桿長(zhǎng)度短100 mm，頂板錨桿每孔用2 卷樹脂錨固劑，雙速卷(S 型)在上，中速卷(Z 型)在下。每循環(huán)錨桿支護(hù)的施工工藝為:臨時(shí)支護(hù)——鋪設(shè)頂網(wǎng)、鋼筋梯子梁——打頂板中間的錨桿孔——裝樹脂卷——安裝中間頂板錨桿——用錨桿機(jī)攪拌樹脂卷20 ～25 s，停30 s 左右，擰緊螺母(不＜150 N·m)——打頂板南幫邊錨桿孔并安裝錨桿(打北幫邊錨桿時(shí)可以支護(hù)南幫)。

4.2.2 施工錨索

緊跟迎頭進(jìn)行頂板快速承載小直徑錨索施工。鉆孔深度比錨索長(zhǎng)度小200 mm。每孔用1 卷S2360 型和2 卷Z2360 型樹脂錨固劑。安裝錨索時(shí)，將S 型樹脂卷放在孔底(紅色朝上)，將Z 型樹脂卷依次向外。將錨固卷放入孔內(nèi)后，由2 人用錨索將藥卷輕推至孔底，上好錨索安裝器。開始時(shí)，錨桿鉆機(jī)在低速下轉(zhuǎn)動(dòng)，均勻用力將錨索往里推，當(dāng)錨索外露1.5 m 左右時(shí)，再快速轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿鉆機(jī)，最終錨索外露150 mm ～250 mm，快速攪拌20 ～25 s 后停止，保持錨桿鉆機(jī)向上推力1 ～2 min后，方可撤下錨桿鉆機(jī)，取下錨索安裝器。30 min 后，上好錨索托板和鎖具，進(jìn)行張拉預(yù)緊力。在張拉時(shí)，要密切注意張拉泵壓力表的讀數(shù)，張拉泵壓力表讀數(shù)達(dá)到150 kN 時(shí)停止。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文以三盤區(qū)南翼回風(fēng)大巷掘進(jìn)工作面為例，科學(xué)分析并合理設(shè)計(jì)了頂板永久支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，確保了礦井掘進(jìn)工作面頂板的安全管理。