回風(fēng)順槽底鼓治理技術(shù)應(yīng)用

李 超

（山西新元煤炭有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045400）

1 概述

山西新元煤炭有限責(zé)任公司3207回風(fēng)順槽位于井田一水平二采區(qū)，北鄰西回風(fēng)巷、西輔運(yùn)巷、西膠帶巷、北西回風(fēng)；西部、南部未布置巷道；東為3206工作面（已形成回采系統(tǒng)）。巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2178 m，為矩形斷面，斷面為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道沿3#煤層頂?shù)装寰蜻M(jìn)，煤層平均厚度為3.5 m，平均傾角為5°。煤層無(wú)偽頂，直接頂以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度為2.4 m，基本頂以粗砂巖為主，平均厚度為8.7 m，基本底以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為1.5 m，巷道采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，截至目前巷道已掘進(jìn)790 m。

根據(jù)新元礦地測(cè)科提供掘進(jìn)巷道地質(zhì)資料顯示，巷道掘進(jìn)至750m處揭露一條逆斷層F2，斷層落差為1.8m，傾角為45°，受構(gòu)造應(yīng)力影響過(guò)F2斷層期間頂板出現(xiàn)破碎、局部冒頂現(xiàn)象。隨著巷道不斷開拓延伸，巷道兩幫對(duì)底板壓力加大，而3207回風(fēng)順槽直接底炭質(zhì)泥巖的巖石普氏系數(shù)f＜3.0，巷道從732m處開始出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，底鼓長(zhǎng)度達(dá)40 m，732～740 m底鼓量達(dá)0.24m，740～760m底鼓量達(dá)0.57m，760～772m底鼓量達(dá)0.33 m，且隨著巷道延伸底鼓量逐漸變大。巷道斷面變小，且頂板最大下沉量達(dá)0.47 m，嚴(yán)重威脅著巷道安全施工。

2 底鼓治理技術(shù)措施研究

為了減少施工巷道底鼓量，保證巷道安全施工，新元礦通過(guò)技術(shù)分析決定對(duì)3207回風(fēng)順槽底鼓地段采取起底澆筑、安裝“L”梁、施工“T”型支護(hù)以及架設(shè)鋼棚等聯(lián)合方法進(jìn)行治理。

2.1 起底澆筑

（1）首先在底鼓地段采用松動(dòng)爆破法進(jìn)行起底，起底規(guī)格為長(zhǎng)×寬×深=40 m×5.0m×1.5 m，起底后確保底板平整。

（2）起底后對(duì)巷道兩幫進(jìn)行擴(kuò)幫，擴(kuò)幫高度為0.5m，擴(kuò)幫深度為0.25 m，擴(kuò)幫后及時(shí)在擴(kuò)幫位置施工一排單錨桿。

（3）待起底擴(kuò)幫施工完成后對(duì)起底處采用混凝土澆筑，混凝土配比為水泥：砂子：石子=1∶2∶2，澆筑厚度為0.5 m，澆筑后確保澆筑面平整。

2.2 施工“T”型支護(hù)

（1）“T”型支護(hù)主要由一根長(zhǎng)度為0.5 m，寬度為0.12m槽鋼，以及一根長(zhǎng)度為1.0 m，直徑為22 mm左旋螺紋鋼錨桿組成；槽鋼中部焊制一個(gè)孔徑為25 mm圓孔。

（2）首先采用YT-28型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)在底鼓起底澆筑面上施工“T”型支護(hù)鉆孔，鉆孔深度為1.0 m，鉆孔直徑為28mm，垂直巷道每排施工5個(gè)支護(hù)鉆孔，鉆孔間距為1.0m，鉆孔排距為1.5 m。

（3）鉆孔施工完后依次填裝錨固劑及“T”型支護(hù)，每個(gè)鉆孔填裝一支型號(hào)為MSK23/60型錨固劑，并進(jìn)行錨固，“T”型支護(hù)錨固后采用鋼方墊及螺母將槽鋼與澆筑面預(yù)緊，預(yù)緊力不得低于200 N.m。

2.3 安裝“L”型鋼梁

（1）“L”型鋼梁短邊長(zhǎng)度為1.5 m，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為2.5m，短邊上焊制2個(gè)圓孔，長(zhǎng)邊上焊制3個(gè)圓孔，圓孔直徑為25mm，間距為1.0 m。

（2）在相鄰兩排“T”型支護(hù)之間施工2根“L”型鋼梁，其中鋼梁短邊緊貼巷幫，長(zhǎng)邊緊貼澆筑面。

（3）“L”型鋼梁穩(wěn)固后長(zhǎng)邊采用3根長(zhǎng)度為1.2 m，直徑為20 mm反麻花錨桿將其與澆筑面錨固，每根錨桿配套一支MSKC23/35型錨固劑。

（4）“L”型鋼梁短邊采用兩根長(zhǎng)度為2.0 m，直徑為22 mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿與巷幫錨固，每根錨桿配套兩支錨桿劑?！癓”型鋼梁安裝后繼續(xù)進(jìn)行澆筑施工，澆筑后確保澆筑面與設(shè)計(jì)巷道底板平整，見圖1。

圖1 3207回風(fēng)順槽底鼓段聯(lián)合治理技術(shù)措施施工斷面

2.4 架設(shè)工字鋼棚

（1）為了降低巷道兩幫煤柱支撐作用力，新元礦決定在底鼓段澆筑后架設(shè)11#工字鋼棚，鋼棚間距為1.0m，鋼棚架設(shè)高度為3.5 m。

（2）首先在巷幫底板處安裝鋼棚底座，并采用2根地錨將底座與底板澆筑面錨固，底座安裝后分別將四節(jié)長(zhǎng)度為2.0 m棚腿對(duì)接安裝，棚腿與棚腿之間采用卡纜進(jìn)行固定，棚腿施工完后在棚腿與巷幫之間施工兩根錨桿并采用卡纜將其與巷幫固定。

（3）鋼棚棚腿安裝固定后將長(zhǎng)度為4.2 m頂梁與棚腿采用卡纜固定預(yù)緊，并在頂板與破碎頂板之間間隙處填塞水泥背板；待所有鋼棚架設(shè)完后在相鄰兩架鋼棚之間采用兩組連接桿進(jìn)行固定。

3 應(yīng)用效果分析

新元礦對(duì)3207回風(fēng)順槽底鼓地段采取起底澆筑、安裝“L”梁、施工“T”型支護(hù)以及架設(shè)鋼棚等聯(lián)合方法進(jìn)行治理，取得了很好的應(yīng)用效果。

由于直接底為軟巖，巷道圍巖應(yīng)力增大時(shí)底板軟巖無(wú)法起到相應(yīng)支撐作用，通過(guò)起底澆筑形成人工堅(jiān)固直接底，并施工“T”型支護(hù)將人工直接底與老底進(jìn)行串聯(lián)錨固，使得直接底與老底共同承受圍巖應(yīng)力，避免底鼓現(xiàn)象。

通過(guò)安裝“L”型鋼梁進(jìn)一步提高了底板支撐作用，同時(shí)將“L”型鋼梁與巷道兩幫進(jìn)行固定并澆筑，有效降低了巷道兩幫在支撐作用力下出現(xiàn)變形、片幫現(xiàn)象。

通過(guò)架設(shè)11#工字鋼梁可有效避免了在應(yīng)力作用下，頂板出現(xiàn)下沉、破碎現(xiàn)象，同時(shí)架設(shè)工作鋼棚可減少巷幫煤柱支撐作用，提高巷道成型率，降低了巷幫支撐力對(duì)軟巖底板破碎作用。

3207回風(fēng)順槽底鼓段治理后通過(guò)3個(gè)月觀察發(fā)現(xiàn)：巷道在742～747 m未出現(xiàn)嚴(yán)重底鼓現(xiàn)象，最大底鼓量?jī)H為0.11m；由于在747～753 m之間構(gòu)造應(yīng)力最大，底鼓現(xiàn)象相對(duì)明顯，底鼓量達(dá)0.21 m，但底板未出現(xiàn)變形、斷裂現(xiàn)象；在754～772 m之間未發(fā)生底鼓現(xiàn)象；同時(shí)對(duì)頂板及巷幫觀察發(fā)現(xiàn)，采取聯(lián)合治理措施有效控制了頂板下沉和巷道變形。

4 結(jié)語(yǔ)

山西新元煤炭有限責(zé)任公司通過(guò)技術(shù)分析，對(duì)3207回風(fēng)順槽底鼓地段采取起底澆筑、施工“T”型支護(hù)、安裝“L”型梁以及架棚等方法進(jìn)行聯(lián)合治理措施后有效控制巷道底鼓，提高了巷道成型率，保證了巷道安全快速掘進(jìn)，取得了顯著成效。