松散煤巖體下掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)研究

田中賓

（山東兗州大統(tǒng)礦業(yè)有限公司， 山東 濟(jì)寧 272100）

1 概況

山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司因受當(dāng)時(shí)開采條件的限制，九采區(qū)近8m厚的煤層只沿煤層底板采出了約2m厚煤炭，剩余約6m厚的煤炭全部遺留，遺留煤炭儲(chǔ)量約390萬t。九采區(qū)為復(fù)采區(qū)，煤層及上覆巖層較為破碎。由于碎煤中的塊度小，煤巖塊的高長比小，咬合點(diǎn)處的剪切力大于摩擦力，出現(xiàn)滑落失穩(wěn)的情況較普遍[1]。

九采區(qū)整個(gè)復(fù)采區(qū)域，全部為6m左右的破碎煤體。掘進(jìn)揭露煤體后，雖然煤體已經(jīng)被壓實(shí)，但是各個(gè)碎小煤塊、巖塊都是獨(dú)立的單元，并未有膠結(jié)，一旦破壞賦存狀態(tài)，各個(gè)單元會(huì)成為獨(dú)立的個(gè)體，互不干擾。導(dǎo)致掘進(jìn)綜掘機(jī)截割后，如不及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)出現(xiàn)從小孔漏冒演變成大孔漏冒，繼而演變成頂板大面積漏頂?shù)那闆r。

2 掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

在破碎煤巖體中掘進(jìn)，應(yīng)根據(jù)頂板煤巖塊破碎程度的不同采用不同的支護(hù)及施工工藝。當(dāng)煤層中的碎煤賦存狀態(tài)被破壞后，其受影響范圍的支承壓力也隨之破壞。由于碎煤不存在支承的作用，應(yīng)采用超前支護(hù)和頂板超前加固。當(dāng)煤巖塊較大、超前支護(hù)密度能夠支撐住頂部的碎煤巖塊時(shí)，超前部分會(huì)形成“超前棚”，頂部碎煤巖塊不會(huì)瞬時(shí)掉落，此時(shí)盡快架設(shè)棚梁，能夠控制住頂板，形成永久支護(hù)。當(dāng)前方碎煤巖塊較小，超前撞楔法無法控制住漏頂時(shí)，需要采取提前預(yù)注漿，使前部頂板固化，碎小的煤巖塊形成一定的膠結(jié)，然后再配合超前撞楔能夠使前部頂板形成一個(gè)整體，截割后不會(huì)瞬時(shí)冒落，此時(shí)架設(shè)棚梁，支設(shè)永久支護(hù)，能夠有效控制頂板，達(dá)到掘進(jìn)目的。主要包括以下要點(diǎn)：

（1）在無頂網(wǎng)的碎煤中掘進(jìn)，采用頂板鋪網(wǎng)架棚支護(hù)。

（2）利用撞楔法控制超前頂板，短割快支做為技術(shù)前提，能夠較完美地控制住頂板，從而達(dá)到在破碎煤體中掘進(jìn)的目的。加工制作利用撞楔法作為超前支護(hù)的長架桿、長錨桿、管縫式錨桿。

（3）超前區(qū)域的頂板割煤后無法控制，產(chǎn)生冒落現(xiàn)象。此種情況，由于撞楔法無法控制住頂板，需超前固化頂板。固化材料可以選用水泥配合水玻璃或者化學(xué)成分的固化材料，超前固化住將要掘進(jìn)的煤體，掘進(jìn)時(shí)再配合撞楔法進(jìn)行支護(hù)。

（4）根據(jù)斷面大小，加工制作合適的棚梁、棚腿等支護(hù)材料。

（5）用機(jī)載式前探梁托舉的棚梁作為臨時(shí)支護(hù)。

（6）在臨時(shí)支護(hù)下架設(shè)棚腿，托舉上的棚梁做為永久支護(hù)棚梁，逐步進(jìn)行。

圖1 超前支護(hù)斷面示意圖

圖2 超前支護(hù)平面示意圖

3 支護(hù)施工安全措施

（1）采用Ф60mm的廢舊鋼管做超前支護(hù)，廢舊鋼管一頭削尖，從巷道一側(cè)到另一側(cè)依次排開，鋼管長約3m，間距200mm(如圖1、圖2所示)，風(fēng)鎬懟住鋼管另一端，利用風(fēng)鎬的震動(dòng)力使鋼管插入前方的破碎煤巖體中。

（2）插入鋼管后，開動(dòng)綜掘機(jī)進(jìn)行割煤，截割距離不要超過插入煤巖體中的長度，最大控頂距一般控制在一架棚的距離，大約800mm。要讓鋼管始終在前方煤體中，為防止截割后煤巖體冒落，使鋼管一端在棚上，一端在煤巖體中，中間為截割的空間，人員在超前支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)下進(jìn)行永久支護(hù)。

（3）架棚巷道采用前探梁作為臨時(shí)支護(hù)，截割后首先及時(shí)找頂找?guī)?，其順序是由外向里，先頂后幫，逐段進(jìn)行，然后支設(shè)臨時(shí)支護(hù)。

（4）臨時(shí)支護(hù)采用連鎖棚、金屬前探梁，前探梁采用Ф89mm的鋼管或8#槽鋼，根數(shù)為兩根，每根長不小于4.2m，并有防滑鏈，防止上山掘進(jìn)時(shí)前探梁下滑傷人。如圖3所示。

圖3 臨時(shí)支護(hù)平面示意圖

（5）連鎖棚必須打得牢固可靠，前探梁應(yīng)盡量緊貼迎頭煤壁。前探梁距棚腿上口里側(cè)（往巷中方向一側(cè)）0.3～0.6m，每根前探梁應(yīng)保證有兩個(gè)吊點(diǎn)，一個(gè)在迎頭第一架鋼棚上，第二個(gè)吊點(diǎn)與第一個(gè)吊點(diǎn)間隔一架鋼棚（加強(qiáng)支護(hù)段可間隔兩架鋼棚），前探梁用不小于Φ16mm螺紋鋼加工專用吊鉤。

（6）臨時(shí)支護(hù)順序如下：割煤后先找好頂幫→（將要鋪設(shè)的金屬網(wǎng)與頂部上茬永久支護(hù)的金屬網(wǎng)先系聯(lián)固定）推移一側(cè)的前探梁→上棚梁并調(diào)整好角度→推移另一側(cè)的前探梁→在梁上鋪金屬網(wǎng)（可先聯(lián)網(wǎng)）→穿背板→打設(shè)點(diǎn)柱撐起棚梁→檢查好前探梁的方位及固定情況。

（7）做好臨時(shí)支護(hù)后，開始架設(shè)永久支護(hù)。永久支護(hù)的棚梁要在超前支護(hù)的下方施工。

（8）如前方頂板較破碎，前方頂板無法控制時(shí)，需要超前預(yù)注水泥漿，使前方的碎煤塊膠結(jié)成一個(gè)整體，然后再進(jìn)行超前支護(hù)。

4 結(jié)語

在碎煤巖體中采用“管棚”方式超前支護(hù)，能夠有效控制住破碎煤體的頂板，通過外力改變煤巖體的咬合力狀態(tài)，使直接頂不再滑落失穩(wěn)，后期通過架棚支護(hù)+錨網(wǎng)鋪頂支護(hù)方式，可以對頂板進(jìn)行有效控制。掘進(jìn)過程中通過撞楔法超前支護(hù)超前預(yù)注漿、幫部預(yù)加固等措施提高了松散煤巖體中掘進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)了松散煤巖體掘進(jìn)期間對松散煤巖體頂板的控制。