鋼針支護(hù)在掘進(jìn)巷道破碎頂板中應(yīng)用

賈 凱

（大同煤礦集團(tuán)挖金灣虎龍溝煤業(yè)有限公司，山西 懷仁 036000）

1 概況

大同煤礦集團(tuán)挖金灣虎龍溝煤業(yè)有限公司51505巷位于井田東盤區(qū)，工作面東部為實(shí)煤區(qū)，南部與盤區(qū)東軌道大巷相接，西部鄰近81503工作面采空區(qū)，北部鄰近塔山煤礦二盤區(qū)。

51505巷設(shè)計(jì)長度為1505m，巷道設(shè)計(jì)斷面為寬×高=5.0×4.0m。巷道掘進(jìn)煤層為3～5#煤層，平均厚度為12.73m，煤層內(nèi)含對(duì)層夾矸，夾矸總厚度2.78m，其中第一層夾矸位于4.0m處，夾矸厚度為1.5m，51505巷掘進(jìn)時(shí)以該層巖石為頂板掘進(jìn)。頂?shù)装鍘r性如表1所示。

巷道掘進(jìn)期間頂板采用錨桿、錨索、鋼帶聯(lián)合支護(hù)。巷道每掘進(jìn)1.0m頂板布置一根鋼帶、5根錨桿，錨桿與鋼帶配套使用，鋼帶長度為4.8m，錨桿長度為2.5m，間距為1.2m。巷道每掘進(jìn)3.0m頂板布置一排單錨索，錨索間距為2.0m，長度為5.3m。51505巷采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，掘進(jìn)至870m處揭露一條正斷層F5，斷層落差為1.8m，傾角為50°。受構(gòu)造應(yīng)力影響，在850～890m段巷道頂板承載能力低，工作面永久支護(hù)施工前頂板嚴(yán)重破碎，采用傳統(tǒng)錨桿支護(hù)無法對(duì)巷道掘進(jìn)后進(jìn)行超前維護(hù)。

表1 51505巷頂?shù)装鍘r性特征表

2 鋼針超前支護(hù)應(yīng)用

為了解決巷道掘進(jìn)因永久支護(hù)不及時(shí)，出現(xiàn)頂板破碎、冒頂現(xiàn)象的技術(shù)難題，虎龍溝煤礦通過技術(shù)研究，決定在巷道850～890m段掘進(jìn)時(shí)采用鋼針超前支護(hù)。

2.1 鋼針超前支護(hù)原理

巷道掘進(jìn)施工前，選取一定數(shù)量、規(guī)格、質(zhì)量鋼針如加長錨桿、中空?qǐng)A鋼等，密集施工在巷道設(shè)計(jì)頂板位置，使鋼針在未掘進(jìn)煤體內(nèi)形成假頂，利用鋼針穩(wěn)固頂板破碎煤層，對(duì)破碎頂板起到超前支護(hù)作用。待鋼針固定在巷道頂板上方以后，割下煤巖夠循環(huán)進(jìn)尺時(shí)，直接在鋼針下方打頂板鋼帶及相應(yīng)的錨桿、錨索支護(hù)，從而有效固定破碎巷道頂板，保證巷道按照設(shè)計(jì)高度正常掘進(jìn)。

2.2 施工工藝

（1）51505巷掘進(jìn)至850m處時(shí)，采用錨桿鉆機(jī)（MYT-125/400型液壓錨桿鉆機(jī)）在巷道迎頭設(shè)計(jì)頂板位置施工一排支護(hù)鉆孔，共計(jì)16個(gè)，鉆孔深度為2.5m，間距為0.3m，鉆孔與工作面垂直布置。

（2）工作面超前支護(hù)鉆孔施工完后，對(duì)每個(gè)鉆孔內(nèi)依次填裝錨固劑及鋼針。錨固劑型號(hào)為一支MSKC23/35型，一支MSK23/60型；鋼針采用長度為2.5m、直徑為30mm中空鋼管。如圖1所示。

（3）待頂板鋼針注入錨固穩(wěn)定以后，開始在有鋼針支護(hù)的情況下進(jìn)行巷道的切割掘進(jìn)作業(yè)。當(dāng)巷道掘進(jìn)達(dá)到循環(huán)進(jìn)尺以后，在鋼針外漏部分按照循環(huán)進(jìn)尺布置頂板鋼帶。鋼帶上支護(hù)按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際煤巖體情況確定。

2.3 鋼針支護(hù)優(yōu)點(diǎn)

（1）鋼針支護(hù)施工工藝簡單，施工勞動(dòng)強(qiáng)度小，而且成本費(fèi)用低，實(shí)用性強(qiáng)，可用于不同復(fù)雜地質(zhì)條件的采掘工作面破碎頂板中，支護(hù)效果好。

（2）51505巷頂板鋼針工藝施工后，有效解決了維護(hù)破碎的頂板安全問題，加固了煤巖體自穩(wěn)能力，確保每循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺的順利進(jìn)行，防止頂板冒頂事故的發(fā)生。

（3）鋼針支護(hù)對(duì)巷幫起到一定的固定作用，確保頂板煤巖體不至于對(duì)巷幫造成過大的壓力。

圖1 51505巷破碎頂板鋼針支護(hù)平、剖面示意圖

3 結(jié)束語

大同煤礦集團(tuán)虎龍溝煤礦51505巷在850～890m斷層帶掘進(jìn)時(shí)，采用鋼針超前支護(hù)頂板。破碎頂板得到有效控制，未出現(xiàn)嚴(yán)重冒頂現(xiàn)象，掘進(jìn)速度提高至6.2m/d，增加了掘進(jìn)作業(yè)安全系數(shù)。