回風(fēng)順槽特殊地質(zhì)段加固治理技術(shù)及實(shí)施效果分析

車?yán)钋?，趙 飛，韓蕾蕾，劉 鵬，李 超，韋凡凡

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)首陽煤業(yè)有限公司，山西 高平 048402）

0 引 言

日常生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)15103工作面回風(fēng)順槽630m～700m段頂、幫壓力顯現(xiàn)明顯，特別是非回采側(cè)煤柱幫部錨桿受壓變形嚴(yán)重，局部存在錨桿失效等情況。根據(jù)目前超前支護(hù)段的頂板壓力分布可知，當(dāng)工作面推進(jìn)至700m位置時(shí)，將受現(xiàn)15103回風(fēng)順槽低洼處積水及臨近15101老空水影響，易造成巷道形變?cè)龃?，煤柱厚度減小、酥幫、垮塌等諸多不利于回采巷道圍巖控制的因素，也會(huì)給回采工作面超前頂板支護(hù)管理帶來困難。為保證施工安全與標(biāo)準(zhǔn)化管理，急需對(duì)15103工作面回風(fēng)順槽630m～700m段頂板及非回采側(cè)煤柱幫采取有效的加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)，并特制定相關(guān)安全技術(shù)措施。

1 工程背景

首陽煤業(yè)15103工作面位于一采區(qū)西部，工作面標(biāo)高906～934m，地面標(biāo)高1053～1218m，西鄰即將接近末采的15102工作面，東部為已回采結(jié)束的15101工作面。該工作面采用一次采全高開采工藝回采15#煤層，作面最小采高不低于3.0m，最大采高不超過5m，循環(huán)進(jìn)度為0.8m。15#煤層厚度4.2～4.8m，平均4.5m；傾角2～6°。

圖1 15103工作面平面布置圖

15103回風(fēng)順槽630m至機(jī)尾范圍內(nèi)第一組超前支架和第二組超前之間有一條橫穿順槽的裂隙和臨近采空積水的疏放孔（原裂隙在掘進(jìn)期間有水流出，現(xiàn)已無水，說明部分頂板裂隙水通過該裂隙對(duì)15101老空水進(jìn)行了補(bǔ)充）。該范圍幫柱巷道幫部壓力顯現(xiàn)明顯，尤其是非回采側(cè)煤柱幫，其中700m處所安裝錨桿應(yīng)力計(jì)的讀數(shù)為10MPa，進(jìn)一步反應(yīng)了巷道幫部壓力明顯。在超前架前方所打設(shè)的貼幫圓松木柱，2根由于幫部壓力產(chǎn)生形變致使其傾倒。機(jī)尾至超前架段非回采側(cè)煤柱幫部網(wǎng)片破損嚴(yán)重，煤幫裸露，片幫嚴(yán)重；頂部錨桿有形變，頂板壓力顯現(xiàn)，其中630m處變形較嚴(yán)重，且在該區(qū)域頂板存在“掛汗”情況。在630m～690m段非回采煤柱幫部共打設(shè)6個(gè)放水孔，前4個(gè)放水孔滿孔出水，且有壓力，后2個(gè)放水孔半孔出水，初步分析放水孔堵塞，非回采側(cè)煤柱幫有三處流水現(xiàn)象，已對(duì)煤壁的整體穩(wěn)定性造成一定破壞。機(jī)尾打設(shè)的密集切頂柱、護(hù)頂柱起不到切頂和支護(hù)作用，由于底板浮煤太厚，單體柱鉆入底板大大超過了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，致使其支撐力不達(dá)標(biāo)。

表1 15#煤層頂?shù)装迩闆r

2 加固治理技術(shù)方案

2.1 頂板加強(qiáng)支護(hù)方案

研究決定在15103回風(fēng)順槽630～700m范圍非回采側(cè)距離煤柱幫500mm處的頂板位置打設(shè)錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，補(bǔ)強(qiáng)錨索為Ф17.8mm×6.3m的7股鋼絞線，外露長(zhǎng)度150～250mm，排距1200m，垂直頂板巖面。每根錨索使用一支K2335和兩支Z2360樹脂錨固劑[1]。錨索托盤為長(zhǎng)×寬×厚=300×300×16mm的拱形鋼托板，錨索錨固力為150kN。

同時(shí)在15103回風(fēng)順槽630～700m范圍的非回采側(cè)距煤柱幫200mm處打設(shè)一排貼幫松木圓柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，貼幫柱排距為1200m，規(guī)格φ200×3500mm的松木圓柱。

2.2 非回采煤柱幫加強(qiáng)支護(hù)方案

在貼幫柱外側(cè)掛設(shè)長(zhǎng)×寬=2200mm×1300mm的Ф6mm鋼筋網(wǎng)片，相鄰網(wǎng)片之間的搭接長(zhǎng)度不小于100mm。然后在兩根貼幫柱之間（網(wǎng)片搭接處）打設(shè)一排錨桿（φ20×2400mm），每排3根，間排距1200×1200mm，距頂板500mm，距底板600mm，最后對(duì)該段落噴漿進(jìn)行封閉，噴漿厚度500mm，同時(shí)在距底板1.5m位置留設(shè)放水孔進(jìn)行放水[2]。

2.3 處理水方案

在工作面推過15103回風(fēng)順槽630～700m范圍的積水區(qū)時(shí)，為防止臨近15101工作面采空區(qū)內(nèi)積水線漫過回風(fēng)順槽制高點(diǎn)，決定在15103回風(fēng)順槽630米往外巷道上坡段打設(shè)一臨時(shí)水倉，將積水區(qū)的水引至該水倉進(jìn)行集中排放。

水倉打設(shè)在巷道回采側(cè)煤壁內(nèi)，施工方式為炮掘。水倉長(zhǎng)×寬×深=4000mm×2000mm×1500mm，用C20混凝土進(jìn)行澆筑，澆筑厚度100mm。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工安全技術(shù)措施

3.1 臨時(shí)水倉開口安全技術(shù)措施

開口前，檢查開口點(diǎn)附近左右10m范圍的巷道支護(hù)情況，確認(rèn)安全后方可施工作業(yè)，并用皮帶保護(hù)好機(jī)電設(shè)備、各種管線。掘進(jìn)期間敲幫問頂，用長(zhǎng)柄工具將離層活矸處理干凈[3]，且必須有跟班領(lǐng)導(dǎo)在現(xiàn)場(chǎng)指揮，否則不得施工。

3.2 掘進(jìn)工作面預(yù)防冒頂片幫安全技術(shù)措施

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)可知，冒頂片幫預(yù)兆為頂板內(nèi)有聲響，掉渣，片幫煤增多，頂板裂縫增多或出現(xiàn)離層，漏頂，有淋水[4]、[5]。

掘進(jìn)工作面預(yù)防冒頂、片幫的采取的安全技術(shù)措施為：施工前由班組長(zhǎng)和安全員先檢查掘進(jìn)頭的頂、幫情況，確認(rèn)安全后方可施工。施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行“敲幫問頂”和觀測(cè)圍巖，及時(shí)處理幫、頂活煤（矸），專人監(jiān)護(hù)迎頭及兩幫情況，防止片幫。永久支護(hù)前須打好臨時(shí)支護(hù)，頂幫遇有大塊軟煤（巖）或大面積離層時(shí)，應(yīng)先設(shè)臨時(shí)支護(hù)，并有專人指揮，施工人員聽從命令，相互配合。

3.3 木點(diǎn)柱打設(shè)安全技術(shù)措施

木點(diǎn)柱為無腐蝕、無斷裂痕跡、無蟲蛀、直徑不小于200mm、長(zhǎng)3500mm的松木。點(diǎn)柱架設(shè)在距離巷道非回采側(cè)200mm，間距1200mm，設(shè)置一排，垂直頂板巖面。點(diǎn)柱必須帶柱帽，柱帽為木板，木板規(guī)格為：長(zhǎng)500mm×寬300mm×厚150mm，柱帽必須接實(shí)頂。點(diǎn)柱底部挖設(shè)300mm的柱窩，柱腿必須接實(shí)底板，嚴(yán)禁支設(shè)在松軟煤層上，如遇底板松軟，支柱必須穿木鞋，木鞋規(guī)格為：長(zhǎng)500mm×寬300mm×厚100mm，鉆底量小于100mm。用12#鐵絲捆綁點(diǎn)柱柱頭，捆綁柱頭與頂部鋼筋網(wǎng)片相連，連成一體，防止點(diǎn)柱歪倒。點(diǎn)柱架設(shè)前，要觀察頂幫情況，及時(shí)清除懸矸危巖和松動(dòng)的煤幫。架設(shè)點(diǎn)柱時(shí)，4人配合作業(yè)，2人在上面扶且安裝木柱帽，2人標(biāo)齊，點(diǎn)柱扶起后用木楔子在點(diǎn)柱頂部剎緊，保證接頂嚴(yán)實(shí)，最后用12#鐵絲捆綁柱頭與頂部鋼筋網(wǎng)片相連。架設(shè)點(diǎn)柱時(shí)，所有支柱必須成一排，支護(hù)必須垂直頂板[6]。

4 結(jié) 語

15103回風(fēng)順槽630～700m范圍采取上述補(bǔ)打頂板錨索、煤柱幫錨桿、架設(shè)松木點(diǎn)柱、掛金屬網(wǎng)和噴射混凝土封閉措施后，工作面回采推過該范圍過程中，巷道圍巖沒有出現(xiàn)掛水現(xiàn)象，混凝土噴層干燥且沒有開裂，松木點(diǎn)柱沒有發(fā)生偏斜失效現(xiàn)象，巷道整體礦壓顯現(xiàn)穩(wěn)定可控，安全順利通過該特殊地段，說明前文采取的加固治理方案科學(xué)有效，可為其他類似工程難題提供借鑒。