人工假頂在掘進(jìn)巷道過(guò)斷層帶中應(yīng)用分析

吳三龍

（大同煤礦集團(tuán)云岡礦，山西 大同 037000）

1 概 述

大同煤礦集團(tuán)云岡礦311皮帶巷位于井田12#煤層311盤(pán)區(qū)，用于12#層311盤(pán)區(qū)采掘工作面煤炭運(yùn)輸，巷道北部分別布置311軌道巷、511回風(fēng)大巷，南部為實(shí)煤區(qū)。311皮帶巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度460m，巷道斷面規(guī)格寬×高=4.5×2.8m，掘進(jìn)工作面煤層平均厚度為1.8m，直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為4.09m。

根據(jù)云岡礦地測(cè)科提供資料顯示，311皮帶巷在掘進(jìn)期間共揭露3條正斷層，分別為F3、F7、F8，其中F3、F7斷層平均落差為0.6m，傾角為70°；F8斷層落差為1.1m，傾角為65°。由于F3、F7斷層落差較小，巷道在過(guò)該斷層時(shí)頂板破碎不是很?chē)?yán)重，采用傳統(tǒng)的錨桿、錨索支護(hù)即可。由于F8斷層落差較大，巷道在過(guò)F8斷層帶時(shí)，頂板出現(xiàn)大面積破碎且伴隨著局部冒頂現(xiàn)象，其中位于410m段冒頂最為嚴(yán)重，冒頂高度達(dá)1.8m，冒頂長(zhǎng)度為3.9m，冒頂區(qū)域成半球形。對(duì)該冒頂區(qū)域采用傳統(tǒng)的錨桿、錨索支護(hù)不僅施工難度大、而且支護(hù)效果差，很容易引發(fā)重大煤礦安全事故。對(duì)此云岡礦工程一隊(duì)通過(guò)技術(shù)研究，決定對(duì)311皮帶巷斷層帶冒頂區(qū)域采用施工人工假頂方法進(jìn)行維護(hù)控制，力求保證311皮帶巷安全順利施工。

2 人工假頂施工方案

（1）311皮帶巷頂板破碎冒頂區(qū)域，人工假頂主要由施工錨索吊棚、架設(shè)半圓木柱、注漿等施工工序組成。在施工人工假頂前應(yīng)先確定施工地點(diǎn)頂板安全，并將施工材料預(yù)先碼放在施工地點(diǎn)附近。

（2）首先施工錨索吊棚，每架錨索吊棚主要由三根長(zhǎng)度為6.0m，Φ21.6mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線和一根長(zhǎng)度為4.2m工字鋼梁（11#）組成，11#工字鋼梁上焊制三個(gè)Φ24mm圓孔，圓孔間距為1.8m。

（3）第一架錨索吊棚施工在巷道進(jìn)向距311皮帶巷冒頂區(qū)域1.0m處，采用錨索鉆機(jī)在施工巷道頂板進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度為5.6m，鉆孔施工完后在鉆孔內(nèi)填裝兩支MSKC23/60型和一支MSK23/35型錨固劑，然后將錨索塞入鉆孔內(nèi)并采用鉆機(jī)進(jìn)行錨固，錨索錨固后外露端外露長(zhǎng)度控制在0.5m。

（4）錨索錨固后進(jìn)行吊掛11#工字鋼梁，鋼梁與錨索之間采用鋼托板及鎖具進(jìn)行固定，鋼梁固定后鋼梁與頂板預(yù)留間隙為0.2m。

（5）第一架錨索吊棚施工完后開(kāi)始施工第二架錨索吊棚，第二架錨索吊棚施工工藝與第一架相同，兩架錨索吊棚之間間距為1.0m，依次類(lèi)推直至過(guò)冒頂區(qū)域1.0m后停止施工錨索吊棚，共計(jì)施工6架錨索吊棚，如圖1所示。

（6）待所有錨索吊棚施工完后在錨索吊棚上方依次鋪設(shè)金屬網(wǎng)、風(fēng)帶、道木、半圓木，道木長(zhǎng)度為2.5m，半圓木長(zhǎng)度為4.2m，Φ0.3m。道木平鋪在錨索吊棚上方且與施工巷道平行，為了確保人工假頂穩(wěn)定牢固，在道木上鉆三個(gè)圓孔并采用鉛絲穿過(guò)圓孔與錨索吊棚捆綁固定。

（7）第一層道木鋪設(shè)完成后在道木上方鋪設(shè)半圓木，半圓木垂直道木布置，半圓木與道木之間同樣采用鉛絲進(jìn)行捆綁，半圓木鋪設(shè)完后再鋪設(shè)道木，依次類(lèi)推直至道木或半圓木接冒頂區(qū)域頂板為止。

（8）當(dāng)冒頂區(qū)域人工假頂架設(shè)完成后，為防止假頂間隙處集聚瓦斯，采用高壓注漿泵向假頂間隙處填充羅克修膨脹劑，假頂施工完后定期對(duì)假頂變形情況及假頂附近瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢查。

圖1 311皮帶巷冒頂區(qū)域人工假頂施工平、剖面示意圖

3 施工注意事項(xiàng)

（1）在施工錨索吊棚期間，錨索錨固力、拉拔力必須符合設(shè)計(jì)要求，錨索錨固時(shí)間不得低于3min，錨索錨固1h后方可安裝工字鋼梁。

（2）為確保人工假頂平穩(wěn)，錨索施工完后在安裝工字鋼梁時(shí)應(yīng)拉水平線，保證鋼梁安裝后兩端處于同一水平面上，鋼梁安裝后應(yīng)與巷道設(shè)計(jì)頂板預(yù)留0.2m，以便鋪設(shè)道木。

（3）由于311皮帶巷冒頂區(qū)域高度大，在施工人工假頂時(shí)需搭工作盤(pán)，工作盤(pán)應(yīng)采用直徑不低于300mm圓木搭設(shè)，嚴(yán)禁采用木板、油桶簡(jiǎn)易搭設(shè)，在工作盤(pán)上施工人工假頂期間應(yīng)安排專(zhuān)人隨時(shí)觀察工作盤(pán)穩(wěn)固情況。

（4）在冒頂區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)道木、半圓木時(shí)，必須保證道木、半圓木兩端頂住冒頂區(qū)域煤壁，同時(shí)相鄰兩層道木或半圓木必須采用鉛絲捆綁牢固。

（5）在對(duì)假頂處間隙填充膨脹劑前應(yīng)采用廢舊風(fēng)帶對(duì)假頂兩端與頂板空隙處進(jìn)行封堵，防止在填充過(guò)程中膨脹劑溢流，造成假頂內(nèi)間隙填充不完全。

（6）人工假頂施工完后，應(yīng)定期對(duì)假頂下沉、變形情況進(jìn)行觀察、記錄，發(fā)現(xiàn)人工假頂下沉量大必須及時(shí)采取措施進(jìn)行維護(hù)，同時(shí)每班應(yīng)安排專(zhuān)職的瓦檢工對(duì)假頂處及其附近瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

311盤(pán)區(qū)311皮帶巷斷層破碎區(qū)域采用人工假頂?shù)姆椒ㄟM(jìn)行維護(hù)，有效解決了頂板破碎、冒頂高度大、支護(hù)困難、支護(hù)效果差等難題，提高了破碎頂板穩(wěn)定性。311皮帶巷破碎頂板施工人工假頂后，在后期三個(gè)月未發(fā)現(xiàn)人工假頂出現(xiàn)變形，巷道頂板未出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，取得了較好成效，為其他采掘工作面過(guò)斷層破碎帶提供了借鑒。