一礦15#煤下層采空側(cè)巷道掘進(jìn)技術(shù)探討

李成峰

摘 要：文章結(jié)合陽煤一礦15#煤下層采空側(cè)巷道受到采動影響，采用高強(qiáng)度錨索支護(hù)、馬麗散注漿等一系列技術(shù)措施后，確保了頂板安全和快速掘進(jìn)施工。

關(guān)鍵詞：動壓巷道；掘進(jìn)；支護(hù)

引言

陽煤集團(tuán)一礦由于回采工藝和采掘銜接的制約，經(jīng)常會出現(xiàn)臨采空側(cè)巷道在動壓期間的掘進(jìn)。受到15#煤自身和采空側(cè)動壓的影響，礦壓顯現(xiàn)劇烈，巷道變形嚴(yán)重，頂板下沉、支護(hù)破壞，不斷冒頂，兩幫位移量巨大，底鼓嚴(yán)重。巷道在掘進(jìn)期間的頂板支護(hù)和施工組織遇到到了很多難題。通過采用高強(qiáng)度錨索主動支護(hù)，馬麗散超前預(yù)注漿等技術(shù)和工藝，在施工和頂板管理上取得了良好效果。

1 巷道概述

1.1 巷道概述

15#煤二區(qū)S8203工作面位于采區(qū)東北部，地面標(biāo)高：1075-1260.8m，井下標(biāo)高：620.0-684.0m。地面位于松帽梁以南，吳家掌以東，王蘭山以西，西墳頭以北。井下位于二采區(qū)回風(fēng)巷以北，S8202工作面（已回采）以西，S8205工作面（已回采）以東。S8202工作面于2013年6月回采結(jié)束，劇烈本巷道掘進(jìn)只有7個月。巷道區(qū)域總體為一傾伏向斜構(gòu)造，煤層傾角最大14度，最小2度，一般5度左右。巷道設(shè)計長度1230m，其作用為滿足工作面回采時通風(fēng)、行人、進(jìn)料等要求。是沿15#煤底板掘進(jìn)的全煤巷。

1.2 煤層特征

煤層厚度（最小～最大/平均）/（m）5.71-10.57/6.33，煤層傾角（最小～最大/平均）/（°）2-13/5，煤層硬度f=2.0，煤層層理（發(fā)育程度）發(fā)育，煤層節(jié)理（發(fā)育程度）發(fā)育。

1.3 頂?shù)装迩闆r

頂板：基本頂硬度8.0-12.0，厚度9.69m，深灰色石灰?guī)r；直接頂硬度3.0-4.0，厚度2.58m，黑色泥巖。

底板：直接底硬度 4.0-5.0，厚度0.61m，黑灰色砂質(zhì)泥巖；基本底硬度6.0-7.0，厚度4.34m，黑灰色細(xì)粒砂巖。

2 礦壓的機(jī)理對施工的影響

動壓巷道的基本特點(diǎn)在于，巷道在掘井過程中，多數(shù)處于原始應(yīng)力場中的靜壓狀態(tài)，一旦受到周圍的采動影響，在各種集中壓力作用下，改變了原巖應(yīng)力的再次或多次重新分布，巷道原有靜壓下穩(wěn)定平衡被打破，圍巖發(fā)生顯著變形位移和壓力增大，需要經(jīng)過應(yīng)力重新分布達(dá)到新的平衡，巷道圍巖才能重新穩(wěn)定下來。如果巷道的支護(hù)不能適應(yīng)采動影響帶來的應(yīng)力變化，或者沒有及時采取相應(yīng)的加固補(bǔ)救措施，則巷道會受到不同程度的破壞，或斷面變形，或圍巖松動失穩(wěn)，影響巷道的正常安全使用。

煤礦巷道掘進(jìn)及開采過程中，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力效應(yīng)的煤礦動壓現(xiàn)象。突然的動壓現(xiàn)象不但會造成煤巖體的振動與破壞，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，因此必須引起充分重視。根據(jù)動壓生成的不同機(jī)理可將其分為沖擊礦壓、頂板大面積來壓與煤及瓦斯突出等三種形式。因此煤礦工作者必須得到在全面掌握動壓分布及作用規(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，盡可能減少動壓巷道的潛在風(fēng)險，以提高掘進(jìn)施工的效率及安全性。

3 采取的措施

3.1 巷道斷面及支護(hù)

根據(jù)地質(zhì)科提供的柱狀資料分析，巷道頂板屬較穩(wěn)定巖層；根據(jù)相鄰工作面對頂板礦壓觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和頂板支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本巷道為動壓巷道，變形量大的實(shí)際，同時為滿足本工作面生產(chǎn)、運(yùn)料及通風(fēng)等要求，確定斷面為矩形，巷道毛寬4.8m，凈寬4.6m；毛高3.1m，凈高3.0m。

由于礦壓劇烈和巷道變形嚴(yán)重，考慮到工作面回采時的使用要求，我們主動加強(qiáng)了錨索的強(qiáng)度。頂板采用“錨索+補(bǔ)強(qiáng)錨索+金屬網(wǎng)+鋼帶”聯(lián)合支護(hù)，排距800mm。鋼帶使用“BHB-880-220-4-4700mm”的6眼W鋼帶；每排布置5根進(jìn)度錨索和1根補(bǔ)強(qiáng)錨索；補(bǔ)強(qiáng)錨索第一排布置在鋼帶從左往右數(shù)第3眼內(nèi)，第二排布置在鋼帶從左往右數(shù)第4眼內(nèi)，依次交替布置。錨索使用Ф21.6×7200mm的錨索，補(bǔ)強(qiáng)錨索使用Ф28.6×8200mm的錨索，錨索托板均使用400×200×92mm的鑄鋼波紋托板。兩幫采用“錨桿+錨索+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)，每排每幫布置1根錨桿2根錨索，從頂板往下第一眼和第二眼布置錨索，第三眼布置錨桿；錨桿使用Φ20×2000mm的圓鋼錨桿，托板為350×120×50mm框式托板；錨索使用Ф17.8×5200mm的錨索，錨索托梁使用長400mm的14#槽鋼+300×300×12mm的大墊片+200×95×12mm的小墊片。錨桿錨索間距從頂板往下依次為400/1000/1000/700mm。

3.2 掘進(jìn)工藝及組織

考慮到巷道的斷面，割煤、裝煤的效率，及臨時支護(hù)的要求，采用EBZ-160型掘進(jìn)機(jī)配套的綜掘工藝。配合SSJ-800型皮帶運(yùn)輸機(jī)和SGW-40型刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸。工藝流程：檢查工作面隱患→綜掘機(jī)割煤、落煤、裝煤、運(yùn)煤→敲幫問頂→支設(shè)臨時支護(hù)→打頂錨索、錨桿→打幫錨索、錨桿→工程質(zhì)量檢查合格（不合格工程先處理）→下一個循環(huán)。

3.3 破碎帶的支護(hù)

巷道由于受采空側(cè)動壓影響，在掘進(jìn)機(jī)截割或支護(hù)時，煤體的松軟破碎，經(jīng)常會出現(xiàn)掉煤及冒頂，多次冒頂已達(dá)到煤層頂板，冒落高度達(dá)到3m；兩側(cè)片幫達(dá)2m，冒落物均為破碎煤休，冒落形狀多樣。從狀態(tài)上分析，這個區(qū)域的煤層幾乎全部被壓碎。對于頻繁的冒頂和頂板破碎帶來的頂板管理難題，我們應(yīng)用了超前注馬麗散工藝。

馬麗散是由兩種成分組成的聚亞膠脂產(chǎn)品，其具有高度粘合力和很好的機(jī)械性能，當(dāng)被注射后，低粘度混合物保持液體狀態(tài)滲透入細(xì)小的裂縫中，然后開始膨脹和粘結(jié)，從而有效加固松動圍巖，使圍巖成為整體，提高了圍巖的整體承載能力，從而控制巷道頂板的垮落。

其有明顯的好處：（1）大大提高了頂板的安全，未注馬麗散前，巷道的頂板是破碎的煤巖體，冒頂嚴(yán)重，注馬麗散后，頂板狀態(tài)良好，未發(fā)生冒頂現(xiàn)象，保證了作業(yè)安全可靠性。（2）加快了施工速度，未注馬麗散前，由于冒頂嚴(yán)重，每天進(jìn)尺不到1.8m，采用注馬麗散加固結(jié)束2h后，就可以掘進(jìn)，日進(jìn)尺達(dá)到3.6m以上，保證了工作面的正?？焖偻七M(jìn)。（3）綜合經(jīng)濟(jì)效益大大提高。

3.4 頂板與礦壓監(jiān)測

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)通過巷道頂板下沉量及表面位移等實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確判斷巷道壓力情況，出具分析報告，并以此為依據(jù)及時修改錨索支護(hù)設(shè)計參數(shù)。通過半年多的觀測和分析，巷道的頂板下沉和兩幫位移基本在范圍內(nèi)，局部底板松軟，底鼓量偏大。

4 結(jié)束語

通過高強(qiáng)度錨索主動支護(hù)、馬麗散超前預(yù)注漿等一系列的技術(shù)措施，我們在動壓巷道的掘進(jìn)過程中，基本摸索出了適合我礦的施工模式。但也存在一些不足，建議以后優(yōu)化銜接部署，盡量不安排巷道在動壓期間掘進(jìn)；加大對底鼓治理的技術(shù)推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]丁磊.動壓下的巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（8）：89.