掘進巷道過煌斑巖施工工藝研究

王 濤

（大同煤礦集團虎龍溝煤礦，山西 懷仁 036000）

1 概況

大同煤礦集團虎龍溝煤礦21505巷位于井田東盤區(qū)，巷道設計長度1200m，設計斷面規(guī)格為寬×高=4.5×3.5m。巷道掘進煤層為5#煤層，位于石炭二疊紀山西組下部，煤層厚度為0～5.10m，平均厚2.85m，含1～3層夾石。煤層直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為2.7m；基本頂主要以細砂巖為主，平均厚度為9.5m。

地測資料顯示，21505巷掘進施工到145m時，預計揭露煌斑巖侵入?yún)^(qū)域?；桶邘r侵入呈條帶式布置，影響巷道掘進長度達72m。由于煌斑巖以巖床形式侵入5#煤層，使其發(fā)生受熱接觸變質(zhì)、硅化，破壞了煤層的原有厚度和結構，且煌斑巖厚度、層數(shù)變化大，增加了巷道掘進施工難度，并嚴重影響著后期盤區(qū)工作面的布置。

2 煌斑巖對煤層影響及實際揭露情況

2.1 對巷道掘進影響

（1）煌斑巖侵入體可以分成若干細小分支，夾于煤層中間，或呈孤立的不規(guī)則瘤狀、串珠狀等侵入煤層，使煤層出現(xiàn)分叉(或被吞蝕)，導致煤層夾矸增多，結構復雜，煤厚變薄，可采性變差。

（2）巖漿活動產(chǎn)生強大的推擠力，使煤層發(fā)生位移，使煤層局部增厚或煤層間距加大，破壞了煤層的穩(wěn)定性。

（3）由于巖漿侵入煤層，導致本區(qū)煤層變質(zhì)程度普遍提高。吞蝕作用使煤層殘缺不全，高溫烘烤產(chǎn)生的接觸變質(zhì)使得煤的炭含量和灰分增高，揮發(fā)分減小，煤的視密度和硬度加大，粘結性減弱，發(fā)熱量降低?；桶邘r工作面增加了掘進施工困難程度。

2.2 21505巷煌斑巖實際揭露情況

（1）21505巷采用綜合機械化掘進工藝，截至目前巷道已掘進163m，巷道掘進至147m處時在距底板0.8m處揭露一層煌斑巖，平均厚度為0.5m。

（2）當巷道掘進至155m處時，工作面揭露兩層煌斑巖。第一層位于距底板0.8m處，厚度為0.4m，第二層位于頂板處，可見巖體厚度為0.8m。通過對頂板施工鉆孔觀察發(fā)現(xiàn)，嵌入頂部煌斑巖厚度為0.6m，且兩層煌斑巖呈串珠狀。

2.3 前期過煌斑巖施工效果分析

（1）巷道掘進期間直接采用掘進機過煌斑巖，巷道頂板采用錨桿、錨索進行支護。頂板每排布置5根錨桿，間距排距為1.0m，頂板每排布置3根錨索，間距為1.8m，排距為3.0m。

（2）由于煌斑巖普氏系數(shù)f=8.0，巖體硬度大，從155m處工作面煌斑巖平均厚度1.2m，若直接采用掘進機過煌斑巖，掘進效率低，且易造成掘進機截割部損壞。通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，147～163m段巷道平均掘進速度為4.2m/d，截割部損壞2次。

（3）第二層煌斑巖侵入工作面后，受煌斑巖侵入擠壓作用，巷道頂板遺留頂煤厚度為0.9m，巷道掘進后頂板形成以煌斑巖（0.6m）、煤（0.9m）、炭質(zhì)泥巖（2.7m）為主的復合頂板，采用單一錨桿、錨索支護時，在頂板往上1.2m處易出現(xiàn)離層現(xiàn)象，在巷道155～163m段出現(xiàn)嚴重下沉現(xiàn)象，最大下沉量達0.39m，部分錨桿出現(xiàn)支護失效現(xiàn)象。

3 過煌斑巖施工工藝及支護技術

3.1 過煌斑巖掘進工藝

為了保證巷道掘進效率，降低掘進機故障率，決定采用上分層松動爆破破巖、下分層掘進機掘進的施工工藝。

（1）21505巷掘進至163m處，在巷道頂板往下1.5m范圍內(nèi)施工兩排松動爆破孔，炮孔深度為1.0m，間距為0.5m，排距為1.0m，每排施工5個鉆孔，第一排鉆孔施工在距頂板0.5m處。

（2）爆破鉆孔施工完后，依次向鉆孔內(nèi)填裝礦用乳化炸藥、毫秒延期電雷管以及水炮泥，水炮泥封孔長度不得低于0.5m，每孔裝藥量不得超過300g。

（3）爆炮孔統(tǒng)一采用正向連續(xù)柱狀裝藥方式，采用MFB-200型隔爆電容發(fā)爆器起爆，每次允許爆破鉆孔數(shù)量不得超過3個，爆破時從下向上依次爆破。

（4）施工巷道上部煌斑巖爆破破巖后，及時清理工作面巖石，然后降低掘進機截割部對巷道下部煤巖進行掘進，掘進機每一循環(huán)掘進深度為1.5m，從而為下一循環(huán)爆破施工提供破巖空間。

3.2 支護工藝

為了保證施工巷道爆破過煌斑巖期間頂板穩(wěn)定性，防止頂板冒頂事故發(fā)生，決定采用注漿、撞楔超前支護、架設鋼棚等措施進行聯(lián)合維護。

3.2.1 注漿支護

（1）注漿主要利用粘合劑對復合頂板進行進一步加固，提高復合頂板承載能力及整體穩(wěn)定性。

（2）工作面共布置3個注漿孔，鉆孔深度為5.0m，鉆孔與頂板呈45°仰角布置，鉆孔間距為1.5m，位于兩幫鉆孔與巷幫呈30°夾角布置。

（3）注漿液采用水玻璃與水泥混合比為0.6:1，并對混合液中添加速凝劑，速凝劑添加量為水泥質(zhì)量的0.8%，漿液結石率為96%。采用專用注漿泵注漿時，注漿壓力不得低于3.0MPa。

3.2.2 撞楔超前支護

（1）巷道爆破施工前，在設計頂板位置施工一排撞楔超前支護，對頂板進行超前支護作用，避免爆破施工后因復合頂板不穩(wěn)定發(fā)生垮落事故。

（2）撞楔超前支護體主要由若干根長度為3.5m、直徑為30mm的玻璃鋼螺紋樹脂錨桿組成，21505巷頂板每排布置6根樹脂錨桿，間距為0.8m。

（3）在第一排撞楔超前支護全部施工完后，巷道方可掘進施工。巷道掘進后及時在撞楔超前支護下方施工鋼帶、錨桿、錨索。單巷道掘進2.0m后施工第二排撞楔超前支護，相鄰兩排撞楔超前支護交錯距離為1.0m。

3.2.3 架設矩形鋼棚

（1）巷道掘進后，在過煌斑巖處架設矩形工字鋼棚，避免因頂板承載能力差，發(fā)生頂板斷裂、破碎、垮落等事故。

（2）巷道從163m處開始架設工字鋼棚，鋼棚架設間距為1.0m，鋼棚架設時確保頂梁與頂板接觸嚴實，鋼棚底座采用地錨進行固定，棚腿采用卡纜與巷幫錨桿進行固定。相鄰兩架鋼棚架設完后采用兩組拉桿進行連接。

（3）鋼棚架設完后若發(fā)現(xiàn)頂梁、棚腿與頂板及巷幫接觸不嚴實，出現(xiàn)間隙時，應及時采用背板對間隙處進行填塞。

4 結語

虎龍溝煤礦在21505巷過煌斑巖期間增加了爆破施工工藝，對爆破后頂板采取“注漿+撞楔超前支護+架設矩形鋼棚”等聯(lián)合措施進行維護，平均掘進量提高至8.4m/d，提高了過煌斑巖期間復合頂板穩(wěn)定性。通過后期對頂板觀察發(fā)現(xiàn)，頂板未發(fā)生嚴重破碎、冒落現(xiàn)象，頂板最大下沉量為0.11m，巷幫最大移近量為0.24m，取得了較好效果。