煤巷掘進(jìn)破碎頂板聯(lián)合支護(hù)實踐

楊 樂

（潞安集團(tuán) 古城煤礦，山西 長治 046108）

1 概述

潞安集團(tuán)古城煤礦位于長治市屯留縣，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為8.0Mt/a，服務(wù)年限為74 a。井田開采煤層為石炭系3#煤層，煤層平均厚度為6.32 m。N103回風(fēng)順槽位于井田東翼，巷道設(shè)計長度為2200 m，斷面為寬×高=5.2 m×3.6 m，巷道從東翼輔運(yùn)大巷北幫距離7#橫貫550.981m處開口沿3#煤層底板掘進(jìn)施工，巷道施工期間頂板采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。N103回風(fēng)順槽直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為3.8 m，基本頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為6.0 m。

根據(jù)古城煤礦地測科提供資料顯示，N103回風(fēng)順槽掘進(jìn)至730m處揭露一條正斷層F11，其中H=1.3 m，∠55°，受構(gòu)造應(yīng)力影響巷道掘進(jìn)至718 m處頂板開始出現(xiàn)局部破碎現(xiàn)象，隨著巷道不斷掘進(jìn)延伸，頂板壓力加大，頂煤呈現(xiàn)大面積破碎、局部冒落現(xiàn)象，原支護(hù)設(shè)計不能滿足支護(hù)要求。所以為了保證巷道掘進(jìn)安全，古城煤礦通過技術(shù)研究，巷道過斷層破碎帶期間，對原巷道頂板支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，決定采用“注漿+多筋梯子梁”聯(lián)合支護(hù)。

2 “注漿+多筋梯子梁”聯(lián)合支護(hù)工藝

2.1 注漿支護(hù)

當(dāng)N103回風(fēng)順槽掘進(jìn)至718m處時，開始對破碎頂板進(jìn)行注漿支護(hù)，注漿支護(hù)主要是將化學(xué)漿液高壓擠入巖體裂隙里，對破碎巖體進(jìn)行快速粘接從而達(dá)到提高破碎巖體抗壓強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性的目的。

（1）采用馬麗散與催化劑配比為1∶1的混合液，采用型號為ZBQ-8/3型氣動注漿泵進(jìn)行注漿。

（2）在工作面距頂板0.5 m處施工四個注漿鉆孔，鉆孔間距為1.2m，鉆孔深度為5.0 m，鉆孔與工作面成25°仰角布置。

（3）鉆孔施工完后在鉆孔內(nèi)依次安裝注漿管及封孔器，然后采用高壓注漿泵對其進(jìn)行高壓注漿。

（4）注漿時必須保證注漿壓力符合不得低于5MPa的設(shè)計要求，在注漿過程中煤體出現(xiàn)漿液滲透時立即停止注漿并及時進(jìn)行封孔；采用砂漿進(jìn)行封孔，封孔長度不得低于0.5m。

（5）注漿2h后方可繼續(xù)掘進(jìn)，掘進(jìn)應(yīng)觀察注漿后的頂板情況，發(fā)現(xiàn)破碎區(qū)域注漿不到位時必須重新補(bǔ)孔注漿，巷道每掘進(jìn)4 m后施工下一輪鉆孔并進(jìn)行注漿，相鄰兩排注漿孔水平錯距為0.8 m，見圖1。

圖1 古城煤礦N103回風(fēng)順槽注漿支護(hù)斷面、剖面

2.2 多筋梯子梁支護(hù)

（1）N103回風(fēng)順槽破碎頂板采用的多筋梯子梁主要是由6根長度為4.8m，直徑為25mm高應(yīng)力圓鋼，以及四組長度為0.5 m的扁鐵夾板組成，圓鋼經(jīng)扁鐵夾板固定后間距為80 mm，夾板間距為1.5m，見圖2。

（2）巷道頂板注漿支護(hù)及原巷道永久支護(hù)施工完后開始施工多筋梯子梁支護(hù)，多筋梯子梁施工在原巷道頂板支護(hù)之間，間距為1.0 m。

（3）每架多筋梯子梁采用3根21.6mm×8.0 m高預(yù)應(yīng)力鋼絞線及長度為0.5 m“JW”型鋼帶將其與破碎頂板固定，每根錨索采用一支MSKC23/35，兩支MSK23/80型錨固劑錨固，錨索間距為1.5 m，“JW”型鋼帶與梯子梁垂直布置。

（4）為了提高多筋梯子梁之間聯(lián)鎖保護(hù)作用，在相鄰兩架梯子梁之間采用兩組圓鋼托架進(jìn)行連接，圓鋼托架長度為1.2m，直徑為30 mm，圓鋼托架間距為3.0 m。

3 應(yīng)用效果分析

N103回風(fēng)順槽受F11斷層影響，頂板破碎長度達(dá)24 m，通過技術(shù)研究采用“注漿+多筋梯子梁”聯(lián)合支護(hù)后，破碎頂板得到有效控制，取得顯著成效，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

圖2 古城煤礦N103回風(fēng)順槽破碎頂板多筋梯子梁支護(hù)平面

（1）注漿支護(hù)有效提高了施工巷道破碎煤體膠結(jié)穩(wěn)定性，及破碎煤體單向抗壓強(qiáng)度。通過檢測發(fā)現(xiàn)，N103回風(fēng)順槽頂板煤體注漿后抗壓強(qiáng)度提高至47 MPa，同時注漿后局部范圍內(nèi)破碎煤體連接成整體，發(fā)揮了錨桿支護(hù)的懸吊、固錨作用。

（2）采用多筋梯子梁支護(hù)寬度為0.5m，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鋼帶支護(hù)時，支護(hù)斷面小、對頂板支護(hù)的強(qiáng)度不夠等不足，多筋梯子梁支護(hù)可根據(jù)頂板實際情況選擇性施工錨桿或錨索數(shù)量，同時多筋梯子梁支護(hù)采用若干根高引力圓鋼組成，支護(hù)韌性及強(qiáng)度大，適用于軟巖或破碎頂板中，預(yù)防頂板下沉及冒頂起到良好效果。實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)N103回風(fēng)順槽破碎頂板采取多筋梯子梁后，破碎頂板得到有效控制，頂板下沉量由原來0.47m降低為0.085 m，且在后期回采中未出現(xiàn)頂板大面積破碎、局部冒頂現(xiàn)象。

4 結(jié)語

潞安集團(tuán)古城煤礦通過技術(shù)研究，對N103回風(fēng)順槽過斷層期間破碎頂板支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，采取了“注漿+多筋梯子梁”聯(lián)合支護(hù)，實踐證明頂板支護(hù)優(yōu)化后，有效控制了破碎頂板下沉、變形、大面積破碎及局部冒頂現(xiàn)象，保證了施工巷道安全快速過斷層破碎帶，取得了顯著的安全效益，具有很好的推廣應(yīng)用價值。