巨厚煤層巷道沿底掘進(jìn)工作面過(guò)構(gòu)造支護(hù)技術(shù)

孟相龍，楊寶智，李瑞鑫

(1.內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010303； 2.華電煤業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100035)

巨厚煤層巷道沿底掘進(jìn)工作面過(guò)構(gòu)造支護(hù)技術(shù)

孟相龍1，楊寶智2，李瑞鑫2

(1.內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010303； 2.華電煤業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100035)

不連溝煤礦淺埋深巨厚煤層且層理發(fā)育，遇到構(gòu)造時(shí)頂板及兩幫破碎嚴(yán)重，圍巖難以控制。通過(guò)采用W型鋼帶改變圍巖表面受力分布，縮小錨索間距，提高圍巖支護(hù)剛度，有效控制了圍巖，順利通過(guò)構(gòu)造區(qū)。

特厚煤層；過(guò)構(gòu)造；支護(hù)技術(shù)

1 工作面概況

不連溝煤礦位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)，該礦F6207工作面位于二盤區(qū)，東連6煤回風(fēng)大巷，北接F6206工作面(正在回采)，西部為井田邊界，南側(cè)為F6301工作面,該掘進(jìn)區(qū)域周圍無(wú)采空區(qū)。該工作面地表標(biāo)高+1 190～1 286 m，相對(duì)高差為96 m，對(duì)應(yīng)地形西高東低。F6207工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為2 687.7 m，開(kāi)切眼傾向長(zhǎng)度為240.3 m。此次施工的是F6207工作面膠運(yùn)順槽。

該工作面東高西低，煤層埋深261～358 m，煤層厚15.60～21.85 m，平均厚18.725 m，煤層傾角-8°～8°，工作面煤層賦存較穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,含夾矸8～9層，多集中在煤層的中、下部。偽頂：灰黑色炭質(zhì)泥巖,賦存不穩(wěn)定，呈薄層狀結(jié)構(gòu)。直接頂：由中砂巖組成，厚3.80～17.75 m。老頂：由粗砂巖組成，厚10.22～28.40 m。直接底：由泥巖組成，厚3.95～6.35 m。老底：由砂巖組成，厚3.53～11.15 m。煤層結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。

2 巷道施工工藝及支護(hù)參數(shù)

2.1 掘進(jìn)工藝

巷道掘進(jìn)采用EBZ-200S型縱軸懸臂式掘進(jìn)機(jī)沿底掘進(jìn)，后部跟二運(yùn)皮帶將煤轉(zhuǎn)載至搭接膠帶機(jī)(DSJ-1000)進(jìn)行出煤的施工方法；選用MQT-130/2.8氣動(dòng)錨桿機(jī)施工頂板錨桿及錨索，ZQ-45手持式風(fēng)鉆施工幫部錨桿；循環(huán)進(jìn)尺3 000 mm，最大空頂距為4 300 mm，最小空頂距為1 300 mm。遇地質(zhì)構(gòu)造時(shí)應(yīng)縮小掘進(jìn)循環(huán)，短掘快支，采取加強(qiáng)支護(hù)或其他措施保證巷道支護(hù)可靠安全。

2.2 正常掘進(jìn)支護(hù)參數(shù)

F6207工作面運(yùn)輸順槽巷道采用錨、網(wǎng)、索聯(lián)合支護(hù)形式，全斷面共布置錨桿14根，其中頂板布置6根?18 mm×2 400 mm的左旋螺紋鋼錨桿，鋼筋網(wǎng)、H型鋼梁配合頂錨桿支護(hù)頂板，頂錨桿間排距均為1 000 mm×1 000 mm。錨索采用?17.8 mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨索長(zhǎng)度為8 m，外露長(zhǎng)度為150～250 mm，每3排錨桿布置1排錨索，錨索三、二交替布置于頂錨桿排中間，如圖1所示。

圖1 F6207運(yùn)輸順槽頂板支護(hù)示意

兩幫各布置4根錨桿，其中正幫底部第1根錨桿采用?20 mm×2 400 mm的玻璃鋼錨桿，其余均采用?18 mm×2 000 mm的右旋螺紋鋼錨桿；菱形金屬網(wǎng)配合幫部錨桿支護(hù)巷道兩幫，幫錨桿間排距均為1 000 mm×1 000 mm，幫部錨桿三花布置，巷道底部錨桿距巷道底板距離大于500 mm時(shí)需及時(shí)補(bǔ)打幫錨桿，如圖2所示。

巷道頂板H型鋼梁采用?14 mm圓鋼加工，長(zhǎng)度為5 106 mm；鋼筋網(wǎng)鋼筋直徑為6.5 mm，網(wǎng)孔規(guī)格100 mm×100 mm；錨桿碟形鐵托盤尺寸為150 mm×150 mm×10 mm；每根錨索采用1支CK2350和2支Z2350樹(shù)脂錨固劑錨固；錨索采用配套的專用鎖具，錨索托盤采用300 mm×300 mm×14 mm的高強(qiáng)鋼托盤，錨索預(yù)緊力不小于120 kN；幫部采用菱形鐵絲網(wǎng)護(hù)幫，菱形鐵絲網(wǎng)采用#8鐵絲制作，網(wǎng)孔規(guī)格為45 mm×45 mm。

圖2 F6207運(yùn)輸順槽支護(hù)斷面示意

3 地質(zhì)構(gòu)造揭露情況

F6207工作面運(yùn)輸順槽掘進(jìn)至323 m位置，巷道迎頭中間揭露兩條“V”字型斷層，巷道掘進(jìn)至330 m位置時(shí)，左幫斷層為EN-WS走向，傾角為55°，落差0.95 m(左幫同時(shí)伴有落差0.2 m正斷層與之相交，影響幫部穩(wěn)定)，右?guī)蛿鄬訛镋S-WN走向，傾角為55°，落差1.4 m。受斷層影響，附近巷道頂、幫煤質(zhì)松軟，頂板出現(xiàn)離層，巷道頂板壓力明顯增大，煤炮聲頻繁，底板出現(xiàn)滲水，給正常掘進(jìn)帶來(lái)很大的困難。

4 過(guò)構(gòu)造支護(hù)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況，首先在進(jìn)入頂板穩(wěn)定區(qū)10 m前嚴(yán)格執(zhí)行短掘快支，縮小循環(huán)進(jìn)度至1 000 mm，同時(shí)加強(qiáng)頂板支護(hù)，補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)效果不佳時(shí)可采取架棚支護(hù)。

(1)頂板支護(hù)(如圖3所示)。錨桿支護(hù)繼續(xù)采用?18 mm×2 400 mm的左旋螺紋鋼錨桿配合鋼筋網(wǎng)、H型鋼梁支護(hù)頂板，桿間排距為1 000 mm×1 000 mm，并采用?17.8 mm×8 000 mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線配合W型鋼帶補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，錨索間排距為1 500 mm×2 000 mm。

(2)幫部支護(hù)。兩幫各布置4根錨桿，其中正幫底部第1根錨桿采用?20 mm×2 400 mm的玻璃鋼錨桿，其余均采用?18 mm×2 000 mm的右旋螺紋鋼錨桿配合鋼筋梯子梁、金屬菱形網(wǎng)支護(hù)，幫錨桿間排距均為1 000 mm×1 000 mm，巷道底部錨桿距巷道底板距離大于500 mm時(shí)需及時(shí)補(bǔ)打幫錨桿。

圖3 過(guò)構(gòu)造頂板補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)示意

圖4 過(guò)構(gòu)造頂板補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)架棚示意

(3)架棚支護(hù)(如圖4所示)。如果頂板破碎嚴(yán)重，頂板下沉顯著或大面積冒落，采取上述兩種支護(hù)方式都無(wú)法控制住頂板時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況向頂板破碎區(qū)注高分子材料(固幫特加固材料為CM-15，配比為1∶1)進(jìn)行注漿加固，然后結(jié)合頂板情況打設(shè)鋼釬，鋼釬與水平面夾角至少為+15°(鋼釬?30～55mm，長(zhǎng)3000mm或6000mm)。如頂板破碎區(qū)使用鋼釬無(wú)法起到支護(hù)作用，采取穿梁加打木垛等方法進(jìn)行支護(hù)。穿梁時(shí)無(wú)支點(diǎn)，可先打設(shè)錨吊梁進(jìn)行橫擔(dān)，而后進(jìn)行穿梁，錨吊梁根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作情況可選用長(zhǎng)度有4000，4700，5100mm。采取架U29型鋼棚加強(qiáng)支護(hù)，U29型鋼棚要與巷道尺寸相匹配(棚腿長(zhǎng)3700mm，頂梁長(zhǎng)5100mm)，棚距暫定為800mm，兩架棚梁之間使用連接桿連接(棚距拉桿可選用長(zhǎng)度有600，800，1000mm)，確保棚梁不會(huì)因頂板壓力增大而歪斜。結(jié)合工作面地質(zhì)條件，及時(shí)調(diào)整棚距，確保安全，棚子必須按巷道中線架設(shè)。架棚完畢后及時(shí)安裝頂板離層儀，監(jiān)測(cè)頂板離層量，每天觀測(cè)頂板變化情況，并做好記錄及匯報(bào)工作。

5 巷道變形監(jiān)測(cè)

掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)310～350 m段進(jìn)行巷道變形監(jiān)測(cè)，巷道變形監(jiān)測(cè)采用十字布點(diǎn)法，間隔5 m布置1組測(cè)點(diǎn)，每天對(duì)巷道頂?shù)装逑鄬?duì)移近量及兩幫相對(duì)移近量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，持續(xù)監(jiān)測(cè)30 d后圍巖相對(duì)穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)間隔調(diào)整為每周1次。兩幫最大相對(duì)移進(jìn)量為126 mm，頂?shù)装遄畲笙鄬?duì)移近量為88 mm。

6 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)不連溝煤礦頂板層理較發(fā)育且構(gòu)造帶頂板較破碎的情況，縮小循環(huán)進(jìn)度，及時(shí)支護(hù)頂板。采用W型鋼帶提高護(hù)表效果，同時(shí)縮小錨索間排距，提高支護(hù)剛度，有效控制頂板穩(wěn)定性。采取上述支護(hù)技術(shù)后，構(gòu)造區(qū)頂?shù)装遄畲笙鄬?duì)移近量?jī)H為88 mm，兩幫最大相對(duì)移近量?jī)H為126 mm，構(gòu)造區(qū)頂板及兩幫均得到有效控制，順利通過(guò)構(gòu)造區(qū)，為后續(xù)過(guò)構(gòu)造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

在不連溝煤礦西翼工作面掘進(jìn)期間，采取上述方案相繼安全并順利通過(guò)F6206工作面運(yùn)輸順槽238 m位置、415 m位置斷層構(gòu)造，且在掘進(jìn)、回采過(guò)程中未出現(xiàn)嚴(yán)重變形、冒落、垮塌現(xiàn)象。

(本文責(zé)編：劉芳)

孟相龍(1987—)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，助理工程師，從事煤礦采煤、掘進(jìn)技術(shù)指導(dǎo)工作(E-mail:471995719@qq.com)。

TD 353

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1674-1951(2017)11-0052-02

2017-09-11；

2017-10-18