近距離煤層安全過(guò)巷掘進(jìn)的支護(hù)技術(shù)

楊志偉

（大同煤礦集團(tuán)朔州煤電小峪煤業(yè)有限公司，山西 朔州 038300）

1 概況

大同煤礦集團(tuán)朔州煤電小峪煤業(yè)有限公司8202高抽巷位于402盤區(qū)，施工巷道北為5202巷，西部為402盤區(qū)輔助回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷，東部為礦界，與中能蘆子溝煤業(yè)公司相鄰，南部為實(shí)煤區(qū)。

8202高抽巷道從5#層輔助運(yùn)輸巷開口以7°仰角由西向東掘進(jìn),巷道上山掘進(jìn)105m后進(jìn)入3#煤層，然后沿3#煤層頂板掘進(jìn)施工，施工巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1400m，如圖1所示。巷道斷面規(guī)格為寬×高=3.2×3.0m，巷道無(wú)偽頂，直接頂主要以細(xì)砂巖為主，平均厚度為3.7m，基本頂主要以中粗砂巖為主，平均厚度為4.7m。

圖1 8202高抽巷巷平面布置示意圖

由于402盤區(qū)輔助回風(fēng)巷掘進(jìn)煤層為5#煤層，煤層直接頂主要以炭質(zhì)泥巖及煤混合層為主，平均厚度為4.3m，巖體單軸抗壓強(qiáng)度21MPa，呈破碎狀，膠結(jié)穩(wěn)定性差，承載能力低，8202高抽巷掘進(jìn)55m后進(jìn)入402盤區(qū)輔助回風(fēng)巷頂板，此時(shí)兩巷層間距為3.2m，若在過(guò)巷期間不采取加固措施，很容易造成兩巷之間巖體出現(xiàn)垮落事故。

2 近距離過(guò)巷施工工藝及支護(hù)技術(shù)

2.1 施工工藝

（1）為了保證過(guò)巷期間巷道掘進(jìn)安全，8202高抽巷進(jìn)入盤區(qū)輔助回風(fēng)巷上方時(shí)采用近水平分層松動(dòng)爆破施工工藝，近水平巷道施工長(zhǎng)度為6.0m。

（2）采用分層爆破施工時(shí)，上分層斷面規(guī)格為寬×高=3.2×2.0m，每茬斷面布置松動(dòng)爆破孔數(shù)為10個(gè)，孔深為1.0m，每個(gè)炮孔裝藥量為300g，每次允許爆破炮孔數(shù)量為3個(gè)。上斷面爆破施工后及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行永久支護(hù)。

（3）當(dāng)巷道上斷面分層掘進(jìn)到位后，采用洋鎬及風(fēng)鎬對(duì)下分層進(jìn)行起底施工，起底深度為1.0m。起底后及時(shí)將煤矸清理干凈，并保證起底面平整。

2.2 聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

為了提高兩巷間巖體穩(wěn)定性，防止層巖發(fā)生垮落事故，決定對(duì)兩巷間層巖采取“注漿+安裝工字鋼柔模+架設(shè)工字鋼棚”等聯(lián)合措施進(jìn)行維護(hù)。

2.2.1 注漿支護(hù)

（1）在402盤區(qū)輔助回風(fēng)巷與8202高抽巷交叉處頂板施工注漿鉆孔，每排施工3個(gè)，間距為1.5m，排距為2.0m，共計(jì)三排，鉆孔深度為3.0m，鉆孔與頂板夾角為60°。

（2）鉆孔施工完后依次向鉆孔內(nèi)埋入直徑為20mm注漿軟管并與注漿槍進(jìn)行連接，然后采用馬麗散與催化劑1：1混合液對(duì)鉆孔進(jìn)行高壓注漿，注漿壓力不得低于1.2MPa。注漿后及時(shí)對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔處理，封孔長(zhǎng)度為0.3m。

2.2.2 安裝工字鋼柔模

（1）待兩巷層間巖體注漿5h后，在8202高抽巷過(guò)巷段進(jìn)行起底施工。起底斷面規(guī)格為長(zhǎng)×寬×深=6.0×3.2×0.5m，采用風(fēng)鎬進(jìn)行起底，起底后保證起底面平整。

（2）起底后依次在起底處鋪設(shè)長(zhǎng)度為6.0m工字鋼梁，鋼梁兩端各焊制一個(gè)孔徑為30mm圓孔，鋼梁鋪設(shè)間距為0.1m，共計(jì)鋪設(shè)15根工字鋼梁。鋼梁鋪設(shè)完成后在鋼梁兩端穿拉一根錨索保證鋼梁穩(wěn)固。

（3）鋼梁鋪設(shè)完成后在鋼梁間隙處施工三排地錨，每排4根，間距為1.0m，排距為2.0m，地錨外露長(zhǎng)度控制在0.1～0.15m范圍。同時(shí)在錨桿外露端安裝一根長(zhǎng)度為0.5m的槽鋼并進(jìn)行預(yù)緊，保證槽鋼與鋼梁面接觸嚴(yán)實(shí)。

（4）在鋪設(shè)鋼梁間隙處施工兩排穿拉錨桿，錨桿外露長(zhǎng)度為0.5m，每排施工三根，排距為3.0m，間距為1.5m。

（5）穿拉錨桿施工完后，對(duì)起底處進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土配比為水泥：砂子：石子=1：2：2。混凝土澆筑期間必須采用振動(dòng)泵進(jìn)行震動(dòng)，澆筑混凝土強(qiáng)度不得低于C30，當(dāng)混凝土澆筑到位后及時(shí)在穿拉錨桿外露端裝置兩根長(zhǎng)度為3.0m工字鋼梁。如圖2所示。

2.2.3 架設(shè)工字鋼棚

（1）為了進(jìn)一步提高兩巷層間巖體穩(wěn)定性，決定在402盤區(qū)輔助回風(fēng)巷架設(shè)工字鋼棚。鋼棚架設(shè)長(zhǎng)度為8.0m，鋼棚架設(shè)間距為1.0m。

（2）工字鋼棚主要由棚腿、底座、頂梁等部分組成，棚腿長(zhǎng)度為3.5m，頂梁長(zhǎng)度為4.0m。首先將底座固定在巷道堅(jiān)硬底板上，并采用地錨將其固定；棚腿與底座之間采用六根螺母進(jìn)行固定，為了保證棚腿架設(shè)穩(wěn)固，在每根棚腿中部采用兩根錨桿將其與巷幫固定；棚腿安裝后采用卡纜將頂梁與棚腿固定，卡纜螺母預(yù)緊力不得低于200N·m。

（3）為了保證鋼棚架設(shè)穩(wěn)固，所有鋼棚架設(shè)完成后在相鄰兩架鋼棚之間采用三組欄桿進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)（棚腿兩組、頂梁一組），同時(shí)在棚腿、頂梁與巷道圍巖間隙處填塞水泥背板。

圖2 8202高抽巷過(guò)巷段聯(lián)合支護(hù)斷面示意圖

3 效果

（1）采用注漿支護(hù)提高了巖體膠結(jié)穩(wěn)定性。通過(guò)單軸抗壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，8202高抽巷與402盤區(qū)輔助回風(fēng)巷之間混合巖體注漿后，巖體單軸抗壓強(qiáng)度提高至56MPa，提高了巖體承載能力，有效防止頂板垮落事故發(fā)生。

（2）通過(guò)對(duì)8202高抽巷過(guò)巷段進(jìn)行起底、鋪設(shè)工字鋼梁、澆筑等工序，形成復(fù)合底板，提高巷道底板穩(wěn)定性，保證了施工巷道后期掘進(jìn)過(guò)程中設(shè)備安裝、煤矸運(yùn)輸、行人等安全。

（3）通過(guò)在402盤區(qū)輔助回風(fēng)巷架設(shè)工字鋼棚對(duì)過(guò)巷段進(jìn)行進(jìn)一步加固，有效防止了圍巖應(yīng)力影響，防止了層巖出現(xiàn)下沉、破碎現(xiàn)象。