急傾斜“三軟”突出煤層煤巖巷交岔口頂板支護(hù)技術(shù)研究

張浩乙++周鴿

摘 要：李子埡南二井屬煤與瓦斯突出礦井，開采煤層傾角達(dá)49°，為急傾斜煤層，巖巷與煤巷交岔口的較多且跨度較大，長期以來給礦安全管理工作帶來了巨大的壓力，通過對(duì)巷道掘進(jìn)岔口支護(hù)工藝及支護(hù)方式等開展技術(shù)攻關(guān)，確保了岔口頂板得到有效控制，同時(shí)減少了施工環(huán)節(jié)，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，保障了職工作業(yè)安全，同時(shí)也為礦井的安全發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：急傾斜 三軟 突出 岔口 頂板 支護(hù)。

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（a）-0032-02

李子埡南二井核定生產(chǎn)能力30萬噸/年，絕對(duì)瓦斯涌出量25.21m3/min、相對(duì)瓦斯涌出量36.52m3/t，屬煤與瓦斯突出礦井。礦井位于龍王洞背斜東翼，屬于單斜構(gòu)造、單一煤層，煤層厚度1.47m～3.60m，平均厚度2.38m，煤層傾角為43°～83°，平均49°。受煤層傾角、厚度、支護(hù)工藝、煤層松軟、岔口跨度大等綜合因素影響，礦井巖巷與煤巷交岔口頂板支護(hù)困難，同時(shí)，類似條件下無可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，岔口頂板支護(hù)效果差，對(duì)礦井的安全生產(chǎn)影響較大。為此，急傾斜煤層煤巖巷交岔口頂板的控制為迫在眉睫的一大研究課題。

1 基本概況

1.1 巷道位置關(guān)系及用途

3103回風(fēng)巷中部運(yùn)輸石門西與+405m南底板抽采巷相連，東與3103回風(fēng)巷相連，主要用于3103回風(fēng)巷掘進(jìn)期間材料運(yùn)輸；3103回風(fēng)巷中部回風(fēng)石門北與31采區(qū)專用回風(fēng)二段相連，南與3103回風(fēng)巷相連，主要用于3103回風(fēng)巷掘進(jìn)期間回風(fēng)，3103回風(fēng)巷為3103工作面回風(fēng)巷，主要用于3103工作面材料運(yùn)輸和回風(fēng)。

1.2 巷道斷面及支護(hù)方式

3103回風(fēng)巷設(shè)計(jì)斷面形狀為異形，巷道下端寬度為4200mm，巷道高度為3900mm，高幫及煤層采取金屬架料支護(hù)，頂板及矮幫采取錨網(wǎng)+錨桿+錨索支護(hù)；3103回風(fēng)巷中部運(yùn)輸石門設(shè)計(jì)斷面形狀為三心拱形，巷道寬度為3600mm，巷道高度為3100mm，灰?guī)r段采取噴射混凝土支護(hù)，軟巖段采取錨網(wǎng)+錨桿噴射混凝土支護(hù)；3103回風(fēng)巷中部運(yùn)輸石門設(shè)計(jì)斷面形狀為三心拱形，巷道寬度為3200mm，巷道高度為3000mm，灰?guī)r段采取噴射混凝土支護(hù)，軟巖段采取錨網(wǎng)+錨桿噴射混凝土支護(hù)。

1.3 施工工藝

3103回風(fēng)巷為沿空巷道，采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，膠帶輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸出矸，3103回風(fēng)巷中部運(yùn)輸石門和3103回風(fēng)中部回風(fēng)石門采取爆破掘進(jìn)，耙斗裝巖機(jī)配合礦車及膠帶輸送機(jī)出矸。

2 研究思路

一是調(diào)整巷道施工順序，降低煤巖巷岔口處瓦斯動(dòng)力對(duì)巷道圍巖的影響；二是根據(jù)交岔口巖石變化情況合理調(diào)整爆破施工的裝藥量及施工工藝，降低爆破對(duì)交岔口巷道圍巖的震動(dòng)影響；三是對(duì)交岔口頂板進(jìn)行超前支護(hù)，防止交岔口頂板出現(xiàn)空頂和垮冒；四是優(yōu)化交岔口支護(hù)方式，縮短支護(hù)施工時(shí)間。通過以上幾種措施，確保急傾斜三軟煤層交岔口頂板得到快速有效控制。

3 實(shí)施方案

3.1 合理調(diào)整巷道施工順序

先掘進(jìn)3103回風(fēng)巷，使3103回風(fēng)巷掘進(jìn)磧頭超前3103回風(fēng)巷與3103回風(fēng)巷中部回風(fēng)石門和3103回風(fēng)巷中部運(yùn)輸石門交岔口，以此方式來釋放交岔口處煤層瓦斯含量，卸載瓦斯壓力。

3.2 調(diào)整施工工藝及裝藥量

3103回風(fēng)巷掘進(jìn)至3103回風(fēng)巷中部回風(fēng)石門與3103回風(fēng)巷岔口時(shí)，使用綜掘機(jī)掘進(jìn)代替爆破掘進(jìn)將3103回風(fēng)巷中部回風(fēng)石門開口段掘進(jìn)掘進(jìn)一定距離（具體可根據(jù)巷道與巷道的夾角大小及掘進(jìn)機(jī)可掘進(jìn)的范圍而定），以此方式避免爆破開口掘進(jìn)產(chǎn)生的強(qiáng)大震動(dòng)給頂板及圍巖造成破壞；另外在兩個(gè)石門掘進(jìn)掘進(jìn)只靠近煤層底板時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場巖層硬度系數(shù)及巷道頂板距離煤層法線的距離逐漸減少爆破裝藥量，以此降低爆破震動(dòng)強(qiáng)度，減少圍巖印象范圍。

3.3 施工超前管棚支護(hù)頂板

3103回風(fēng)巷中部回風(fēng)石門開口前及3103回風(fēng)巷中部運(yùn)輸石門掘進(jìn)至距貫穿3103回風(fēng)巷5m前，在3103回風(fēng)巷施工超前管棚對(duì)貫穿巷道交岔口貫穿點(diǎn)頂板進(jìn)行超前支護(hù)，超前管棚按5°仰角施工在兩個(gè)石門之上，垂直3103回風(fēng)巷走向方向，管棚使用40mm鋼管施工，鋼管間距200mm，長度6000mm，使管棚外端搭接在3103回風(fēng)巷架料加固錨梁上，里端進(jìn)入石門頂板巖層中。

3.4 優(yōu)化交岔口支護(hù)方式

一是提前在3103回風(fēng)巷與3103回風(fēng)巷中部回風(fēng)石門及3103回風(fēng)巷中部運(yùn)輸石門岔口處的高幫和頂板施工錨梁進(jìn)行加固，高幫錨梁采用11號(hào)礦用工字鋼加工，錨梁上以1500mm間距施工φ12.54×7300mm錨索，對(duì)高幫架料進(jìn)行加固；同時(shí)使用W型鋼帶配合φ12.54×7300mm錨索對(duì)頂板進(jìn)行加固；二是掘進(jìn)岔口期間頂板臨時(shí)支護(hù)直接使用單體液壓支柱配合W型鋼帶、錨網(wǎng)進(jìn)行，錨網(wǎng)和鋼帶固定后直接施工錨桿、錨索形成錨網(wǎng)+錨桿+W型鋼帶+錨索聯(lián)合正式支護(hù)，確保支護(hù)緊貼巷道，錨桿、錨索均交錯(cuò)布置在W型鋼帶上，錨桿采用φ20×2000mm全螺紋樹脂錨桿，錨索采用φ12.54×7300mm錨索，錨桿、錨索間距800mm，W型鋼帶間距800mm。三是掘進(jìn)岔口期間及時(shí)對(duì)岔口段進(jìn)行噴射混凝土，確保錨網(wǎng)全部封閉嚴(yán)實(shí)，達(dá)到封閉支護(hù)效果。

4 實(shí)施效果

通過合理調(diào)整施工順序及施工工藝，有效的降低了巷道圍巖的影響程度，利用超前管棚及優(yōu)化支護(hù)方式，有效地縮短了支護(hù)時(shí)間和支撐力對(duì)頂板的反復(fù)作用的影響，保證了巷道交岔口頂板得到有效控制。

5 結(jié)語

目前國內(nèi)開采的大部分煤層均為近水平和傾斜煤層，在煤巖巷交岔口處齊頂板多為完整巖層，支護(hù)難度相對(duì)較小，但由于南二井特殊的“三軟”（頂板軟、煤層軟、底板軟）煤層賦存情況及瓦斯災(zāi)害情況，煤巷與巖巷巷道交岔口掘進(jìn)期間極易發(fā)生大型冒頂事故，為此研究急傾斜“三軟”突出煤層煤巖巷道交岔口支護(hù)技術(shù)，對(duì)于南二井安全發(fā)展、采掘接替及后期可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，通過以上的技術(shù)研究應(yīng)用，目前煤巖巷交岔口頂板得到了有效的控制，相信隨著后期技術(shù)攻關(guān)的不斷深入，煤巖巷交岔口的施工進(jìn)度及效果會(huì)更進(jìn)一步提高。

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