大斷面煤巷過(guò)陷落柱支護(hù)技術(shù)實(shí)踐

摘 要：文章介紹了陽(yáng)煤集團(tuán)一礦在遇到陷落柱構(gòu)造后采取的錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)及實(shí)踐，通過(guò)與原支護(hù)工藝和方式的對(duì)比，表現(xiàn)出了施工工藝簡(jiǎn)單、掘進(jìn)效率顯著提高、安全性有保障等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)煤巷過(guò)此類(lèi)構(gòu)造提供了安全有效的支護(hù)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：煤巷；陷落柱；支護(hù)

引言

陽(yáng)煤集團(tuán)一礦是一座年產(chǎn)750萬(wàn)t的大型現(xiàn)代化礦井，隨著開(kāi)拓延伸和開(kāi)采深度的增加，也不斷的進(jìn)入到地質(zhì)構(gòu)造密集發(fā)育區(qū)。頻繁的地質(zhì)構(gòu)造給巷道掘進(jìn)和開(kāi)采造成很大的困難，其中，對(duì)掘進(jìn)影響較大的為大斷面煤巷過(guò)陷落柱構(gòu)造。以往采取木棚支護(hù)，但由于屬于被動(dòng)支護(hù)，受巷道大斷面的影響，支護(hù)的工藝復(fù)雜，支護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、不安全因素多，且支護(hù)強(qiáng)度低，嚴(yán)重影響了巷道掘進(jìn)的安全和效率。公司在81303工作面進(jìn)風(fēng)巷嘗試了過(guò)陷落柱構(gòu)造錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，取得了不錯(cuò)的效果。

1 地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)述

陷落柱位于81303進(jìn)風(fēng)巷655#測(cè)點(diǎn)以東（北幫）55.2m處，經(jīng)地質(zhì)科現(xiàn)場(chǎng)鉆探和地質(zhì)資料分析，初步預(yù)計(jì)陷落柱長(zhǎng)軸×短軸為54m×36m，影響巷道掘進(jìn)范圍為44m。陷落柱內(nèi)巖性雜亂無(wú)章，充填物以灰色石灰?guī)r和黑色泥巖為主，其次含有少量灰白色細(xì)砂巖，夾有少量煤屑，柱體內(nèi)無(wú)水。

2 施工概述

2.1 巷道斷面形狀及規(guī)格

鑒于構(gòu)造內(nèi)巖性較硬，膠結(jié)狀態(tài)良好，巷道周?chē)皇懿煽諌毫捌渌蓜?dòng)影響，整體穩(wěn)定，本著服務(wù)回采的要求，確定過(guò)構(gòu)造段斷面設(shè)計(jì)為矩形，毛寬5.4m，凈寬5.2m；毛高3.1m，凈高3.0m；毛斷面21.6m2，凈斷面20.28m2。

圖1

2.2 過(guò)構(gòu)造段支護(hù)形式

頂板支護(hù)形式：頂板采用\"鋼帶+錨索+金屬網(wǎng)\"聯(lián)合支護(hù)。鋼帶使用BHW-833-220-4-5300mm的7眼鋼帶，每排布置7根錨索，錨索使用Φ17.8×7200mm的錨索，錨索托板使用長(zhǎng)400mm的12#槽鋼，內(nèi)墊為200×95×12mm的小墊片，錨固劑使用MS雙速23/120樹(shù)脂錨固劑。排距800mm，頂網(wǎng)使用6000×1100mm的金屬網(wǎng)。

2.3 施工工藝

按地質(zhì)科給定的中腰線(xiàn)掘進(jìn)，當(dāng)工作面巖石為泥巖、頁(yè)巖等巖性較軟時(shí)，采用掘進(jìn)機(jī)、皮帶機(jī)加煤溜運(yùn)輸?shù)淖鳂I(yè)方式。當(dāng)工作面巖石夾有石灰?guī)r等巖性較硬時(shí)，超出掘進(jìn)機(jī)截割硬度范圍的，采用YT-29型風(fēng)鉆濕式打眼，毫秒管一次起爆的作業(yè)方式進(jìn)行施工，采用掘進(jìn)機(jī)、皮帶機(jī)加煤溜運(yùn)輸?shù)淖鳂I(yè)方式。循環(huán)進(jìn)度0.8m，最大控頂距0.9m。支護(hù)采取夠一排及時(shí)支護(hù)一排緊跟工作面的方式，嚴(yán)格按照措施規(guī)定，每根錨索必須達(dá)到規(guī)定的預(yù)緊力。錨索距幫不超0.4m，凡超過(guò)規(guī)定必須及時(shí)補(bǔ)打錨索。

2.4 支護(hù)技術(shù)要求

張拉錨索要求：？準(zhǔn)17.8mm的錨索使用YCD-200型液壓千斤頂，錨索錨固力不小于170kN（即45MPa）。鋼絞線(xiàn)外露長(zhǎng)度為：錨具下端至鋼絞線(xiàn)端頭150～250mm。

檢驗(yàn)錨桿要求：（1）錨固力：使用LSZ-200型錨桿測(cè)力計(jì)，要求幫錨桿不小于50kN。（2）扭矩：幫錨桿120N·m以上。（3）錨桿外露長(zhǎng)度自螺母外端至錨桿桿體端頭為10～40mm。

3 礦壓監(jiān)測(cè)

在陷落柱前后邊緣位置及中部各安設(shè)一組測(cè)站，每組測(cè)站包括頂板錨索測(cè)力計(jì)兩塊（主錨索、補(bǔ)強(qiáng)錨索各一塊），巷幫錨桿測(cè)力計(jì)一塊，頂板離層監(jiān)測(cè)儀一組，并每?jī)商煊脺y(cè)桿測(cè)量頂?shù)装鍑鷰r移近量和巷道兩幫圍巖移近量。巷道補(bǔ)強(qiáng)木頭點(diǎn)柱，既起到加強(qiáng)支護(hù)的作用，又起到頂板壓力增大時(shí)的信號(hào)作用。

礦壓監(jiān)測(cè)顯示：陷落柱區(qū)域內(nèi)錨索壓力表示值最大為180kN，與正常掘進(jìn)段測(cè)站壓力表示值相差不大。通過(guò)半年的礦壓觀測(cè)，構(gòu)造柱段無(wú)明顯的礦壓顯現(xiàn)，頂板下沉量最大僅達(dá)到60mm，頂?shù)装逡平繛?0mm；兩幫移近量最大值僅有10mm。錨索受力穩(wěn)定，無(wú)斷錨索、折斷托板等現(xiàn)象發(fā)生，巷幫支護(hù)穩(wěn)定。巷道變形量不大，滿(mǎn)足安裝需求及使用。

4 效果檢驗(yàn)

81303進(jìn)風(fēng)巷設(shè)計(jì)寬度5.4m，實(shí)際施工中，由于地質(zhì)因素及施工工藝等影響造成巷道片幫，最大毛寬達(dá)到6m。大斷面煤巷過(guò)陷落柱采用長(zhǎng)錨索、鋼帶網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)是一種全新的嘗試，在一礦銜接緊張的情況下，根據(jù)巷道圍巖情況、受采動(dòng)影響及巷道服務(wù)年限等因素，在采取有效的安全防范措施的前提下，綜合考慮，提出了全錨索支護(hù)的建議，經(jīng)試驗(yàn)，巷道變形量較小，滿(mǎn)足安裝需要，有效地解決了大跨度巷道短期支護(hù)問(wèn)題。

5 存在問(wèn)題及解決方案

5.1 巷道成形不好

因陷落柱內(nèi)巖石雜亂無(wú)章，在巖石較硬采用放炮破巖時(shí)，巷道兩幫容易超寬，造成加大巷道跨度，增加支護(hù)難度及成本投入。如條件較好的情況下，可考慮使用大功率的掘進(jìn)機(jī)。

5.2 運(yùn)輸困難

無(wú)炭柱內(nèi)巖石較硬采用爆破破巖時(shí)，由于陷落柱巖石軟硬不一，很難確定合理的炮眼布置方法及爆破參數(shù)，造成爆破后的巖石大小不一，掘進(jìn)機(jī)出矸時(shí)，絆鏈嚴(yán)重。

5.3 頂板不平整，鋼帶接頂效果不好

由于放炮震動(dòng)大，及巖石軟硬不一，炮后頂板極不平整。在施工過(guò)程中，采用適當(dāng)降低頂板周邊眼的高度，放炮出矸后，再用掘機(jī)進(jìn)行少量截割，使頂析平整，鋼帶能夠緊貼頂板，保證支護(hù)質(zhì)量。

6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

采用大直徑長(zhǎng)錨索，可對(duì)開(kāi)挖的巷道深部圍巖提供一個(gè)較高的預(yù)緊力，增加錨固區(qū)域內(nèi)圍巖的內(nèi)摩擦力，提高圍巖本身的承載能力，錨索的主動(dòng)支護(hù)及預(yù)應(yīng)力作用得到了充分發(fā)揮。

采用及時(shí)支護(hù)方式，空頂距只要夠一排，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，杜絕超控頂距作業(yè)。能夠在圍巖開(kāi)挖初期及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)，有效阻止了巷道圍巖的初期離層及位移。如果錨索安裝不及時(shí)或預(yù)緊力小，會(huì)造成較大范圍內(nèi)的圍巖產(chǎn)生離層、位移，圍巖的承載能力會(huì)迅速喪失，再安裝錨索，支護(hù)效果不明顯。

錨索具有很好的柔性，能有效防止圍巖相互位移產(chǎn)生的剪切應(yīng)力對(duì)支護(hù)造成破壞。

鋼帶的作用充分保證了無(wú)炭柱內(nèi)圍巖的整體性。單體錨索支護(hù)，采生的是點(diǎn)載荷作用，鋼帶可對(duì)錨索的預(yù)緊力和工作阻力起到一個(gè)擴(kuò)散作用，使載荷趨于均勻。鋼帶對(duì)巷道表面提供支護(hù)，抑制了淺部圍巖的離層脫落、裂隙張開(kāi)，尤其減少了頂板彎曲下沉后引起的拉伸破壞，改善了圍巖受力狀態(tài)。均衡了錨索的受力狀態(tài)，將多根錨索組合成共同的支護(hù)體系，提高整體支護(hù)能力。

在大斷面煤巷施工遇陷落柱時(shí)，如果巷道服務(wù)年限較短，可采用全錨索支護(hù)進(jìn)行施工。在保證施工質(zhì)量的前提下，完全可達(dá)到使用需要。