特厚、極松軟、大應(yīng)力、極復(fù)雜地質(zhì)條件下跟煤底施工技術(shù)研究

郭文昌 牛 鵬

（淮北礦業(yè)集團(tuán)公司 青東煤礦，安徽 淮北235000）

1 工程概況

1.1 礦井概況

青東礦井位于安徽省淮北市濉溪縣李小廟至大劉家一帶。礦井采用立井、多水平、主要大巷開(kāi)拓方式，分區(qū)石門(mén)布置。采用中央并列式、分區(qū)石門(mén)通風(fēng)方式，后期對(duì)角式。礦井主要可采煤層為32、7、81、82 和10 煤層，平均總厚12.67m，占煤層平均總厚的81.53%。 礦井煤層賦存條件復(fù)雜， 7、8 煤層經(jīng)鑒定具有突出危險(xiǎn)性。 青東礦井按突出礦井設(shè)計(jì)，生產(chǎn)能力為180 萬(wàn)噸/年。 回采工藝設(shè)計(jì)以綜采，綜放為主。

1.2 地質(zhì)概況

82 采區(qū)828 工作面的8 層煤為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的特厚煤層, 煤層厚度6.2～13.2m，平均厚度為9.2m，煤層松軟，煤層傾角5°～18°，平均13°。828 工作面設(shè)計(jì)走向回采長(zhǎng)度為610m，面長(zhǎng)130m。726 工作面為該工作面上覆保護(hù)層開(kāi)采工作面。根據(jù)三維勘探資料并結(jié)合726 工作面回采情況綜合分析，工作面掘進(jìn)過(guò)程中將揭露斷層11 條，大于5m 小于10m 斷層1 條、小于等于5m 斷層8 條。 該工作面水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，主要受頂板水、鉆孔水的影響，726 工作面老塘水對(duì)其有一定的影響。

2 厚煤層跟底施工

2.1 巷道支護(hù)方案

828 機(jī)、 風(fēng)巷采用U29 型棚支護(hù)， 腰幫過(guò)頂材料為鋼筋網(wǎng)+鋼背板+雙抗網(wǎng)。 U 型棚規(guī)格： 腰扎×凈高=4645×3330mm，U 型棚梁長(zhǎng)3641mm，腿長(zhǎng)3624mm，扎角為8°；鋼筋網(wǎng)采用Φ6mm 圓鋼制成，網(wǎng)格為80×80mm，規(guī)格為長(zhǎng)×寬=710×630mm。 棚距為600mm，U 型鋼搭接長(zhǎng)度為400mm。

2.2 施工工藝

特厚煤層掘進(jìn)采用手稿掘進(jìn)為主，如遇斷層，巷道內(nèi)巖石較硬時(shí)，采用松動(dòng)炮的形式，輔助破巖。 施工工序?yàn)椋喊踩_認(rèn)→打設(shè)骨架孔、撞楔（超前支護(hù)，護(hù)頂）→挖梁道→移前探梁→按中腰線及棚距放置預(yù)備棚梁并過(guò)好頂→灑水、出煤（矸）→安裝護(hù)幫板→刷幫→載棚腿→看線、校正棚梁、棚腿位置→腰幫→緊固卡纜→質(zhì)量檢查。 架棚時(shí)，必須采取防倒棚措施，支架間應(yīng)設(shè)牢固的拉板或撐木。

2.3 特厚煤層跟底施工的安全施工管理

①施工采取留大肚子：由于煤層較軟，防止頂板發(fā)生抽芯掉頂，迎頭留大肚子；所留大肚子不超過(guò)4 棚。巷道安設(shè)兩風(fēng)筒，以防止留大肚施工時(shí)風(fēng)筒對(duì)側(cè)通風(fēng)不良而造成瓦斯超限。

②先超前打撞楔護(hù)頂后，將梁道挖好并及時(shí)架設(shè)臨時(shí)支護(hù)，鋪設(shè)防片幫，竄前探梁，以及時(shí)控時(shí)巷道頂板，防止掉頂。

③超前護(hù)頂：使用板皮、大板撞楔等作為超前護(hù)頂材料。木撞楔采用長(zhǎng)×寬×厚=2500×50×50mm 木條。木撞楔布置間距為200mm，根據(jù)頂板情況適當(dāng)調(diào)小撞楔間距，撞楔隔一棚打一棚，撞楔削尖一端打入煤體，另一端壓在后一棚棚梁下，外露長(zhǎng)度不超過(guò)800mm，撞楔生根在棚梁上，生根牢固有效。 撞楔按照比巷道坡度大8°-10°的角度打入頂板。

④臨時(shí)支護(hù)：架棚巷道采用金屬前探梁作為臨時(shí)支護(hù)。 金屬前探梁采用4 米長(zhǎng)的11# 礦用工字鋼制成；前探梁使用3 根。

⑤防片幫網(wǎng)： 防片幫網(wǎng)采用直徑不小于8mm 的抗靜電尼龍繩編制，大小以能覆蓋全斷面為準(zhǔn)，網(wǎng)孔為100×100mm，幫頂均不少于6個(gè)固定點(diǎn)，中間不少于2 個(gè)固定點(diǎn)，幫、頂固定點(diǎn)距輪廓線周邊不大于100mm 間隙。

⑥護(hù)幫板：挖腿窩時(shí)必須超前背幫，護(hù)幫板采用長(zhǎng)×寬×厚=3000×300×50mm 大板，每幫超前護(hù)幫板間距不大于500mm，最上一塊距頂梁不大于300mm，最下一塊距底板不大于1.0m。

2.4 過(guò)斷層區(qū)域的超前管理

①超前探查煤層賦存參數(shù)

由于青東礦井地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，煤層賦存變化極快，煤層斷上斷下較頻繁，掘進(jìn)施工期間必須及時(shí)跟煤施工，為此采用預(yù)測(cè)孔超前探掘進(jìn)前方的煤層賦存情況，以便及時(shí)跟底施工。

②由于斷層影響，特別是巷道頂板揭煤期間：一是，爆破易發(fā)生掉頂、抽冒；二是，煤層更加松軟、破碎，極易發(fā)生掉頂、抽冒，頂板管理極為困難。 針對(duì)于頂板管理采用注馬麗散、金屬骨架+注馬麗散、注水泥漿+KY 粉混合液方式等多種方式。 在828 機(jī)、風(fēng)巷施工過(guò)程中，通過(guò)幾種注漿方式的比較，注水泥漿方式固化效果差，且而時(shí)間相對(duì)要長(zhǎng)?？紤]到馬離散發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)易產(chǎn)生高溫，為此超前預(yù)注馬離散化學(xué)劑沿煤層裂隙將煤層膠結(jié)形成一個(gè)整體，或發(fā)生掉頂時(shí)，則將迎頭進(jìn)行噴漿封閉后注水泥漿或水泥漿+KY 粉混合液膠結(jié)煤體。

2.5 過(guò)應(yīng)力集中區(qū)的方法

由于828 機(jī)巷外段處于726 工作面回采收作線20m 位置為應(yīng)力集中區(qū)，對(duì)巷道支護(hù)及頂板管理造成很大困難，且容易引起煤與瓦斯突出。所以，在應(yīng)力集中區(qū)施工時(shí)，應(yīng)使用順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽煤巷條帶消除煤巷條帶突出危險(xiǎn)性，同時(shí)對(duì)周圍煤巖體的應(yīng)力進(jìn)行釋放，掩護(hù)煤巷掘進(jìn)。當(dāng)預(yù)測(cè)煤層應(yīng)力大或有煤層突出指標(biāo)大時(shí)，再增設(shè)排放孔。在支護(hù)上棚距由原來(lái)的600mm 縮小至500mm, 巷道由29U 型鋼改為36U 型鋼。 當(dāng)巷道頂幫難以控制時(shí)，采用超前注漿加固措施來(lái)保證施工安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

青東礦82 采區(qū)828 工作面為綜放工作面， 巷道采取跟底留頂煤施工，在施工期間遇到很多困難，特別是煤頂?shù)墓芾韽某肮芾砩?、支護(hù)上，和現(xiàn)場(chǎng)施工管理上采取非常有價(jià)值的舉措，成功的克服了各種困難，巷道單進(jìn)達(dá)100m/月，減少了工作面準(zhǔn)備時(shí)間，回提前回采產(chǎn)出的煤炭而帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。青東礦對(duì)特厚、突出、極松軟、大應(yīng)力、極復(fù)雜地質(zhì)條件下跟煤底施工的管理，在實(shí)踐中取得了良好效果和一些成功的經(jīng)驗(yàn)，為類似條件下安全技術(shù)施工管理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。下一步我礦將投入挖裝機(jī)，以提高掘進(jìn)機(jī)械化裝備水平，減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高掘進(jìn)效率和單進(jìn)水平。 由于編者水平有限，還請(qǐng)多多指點(diǎn)。