充填體支護(hù)技術(shù)在綜采工作面過(guò)空巷時(shí)的應(yīng)用

常晚戰(zhàn)

（山西沁和能源集團(tuán)南凹寺煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048000）

1 概況

南凹寺煤礦5314 工作面為綜采工作面，該工作面回采巷道由5 條巷道構(gòu)成。其中53144 巷是回風(fēng)巷，53142 巷作為工作面運(yùn)輸巷兼做副進(jìn)風(fēng)巷，53143 巷是工作面主進(jìn)風(fēng)巷兼做皮帶巷，53146 巷與53141 巷是兩條長(zhǎng)度為650m 的順槽空巷。工作面內(nèi)有7 條高5.m、寬3.8m 的聯(lián)絡(luò)巷，53146 巷與53141 巷迎頭為長(zhǎng)約200m 的工作面平行切眼。由于工作面內(nèi)巷道數(shù)目多，且斷面較大，易導(dǎo)致壓溜與冒頂事故，影響工作面安全回采。

2 過(guò)空巷工藝

2.1 對(duì)接切眼處深孔注漿施工

沿工作面對(duì)接切眼處煤壁側(cè)及53146 順槽空巷幫部向工作面煤體施工直徑42mm、深度為35m 的注漿鉆孔。巷道兩幫分別打設(shè)兩排鉆孔，鉆孔以“三花”的形式布置。上排鉆孔距離巷道底板2.9m，水平布置，孔間距為6.5m；下排鉆孔距離巷道底板1.3m，孔仰角為3°，孔間距為6.5m。上下排施工的第一個(gè)鉆孔分別距巷口8m 及5m?？傆?jì)施工的鉆孔數(shù)目為194 個(gè)，合計(jì)鉆進(jìn)量為5820m。當(dāng)工作面推進(jìn)至鉆孔50m 時(shí)，進(jìn)行注漿加固。圖1 表示的是鉆孔布置方式。

圖1 鉆孔布置示意圖

（1）鉆孔施工

為保證工程進(jìn)度，注漿鉆孔需提前鉆孔，鉆孔施工完成之后及時(shí)將注漿導(dǎo)流管與封孔鋼管插入鉆孔，并進(jìn)行封孔，待回采面推進(jìn)到距離注漿鉆孔約50 m 處時(shí)開(kāi)始注漿。

（2）封孔工藝

由于不同位置的鉆孔布置方式有所不同，故需使用不同注漿管組合方案。為預(yù)防巷旁破碎區(qū)漏漿，鉆孔孔口處的封孔管為3 節(jié)6 分無(wú)縫鋼管連接而成，封孔長(zhǎng)度是6m，鉆孔內(nèi)其余部分使用34mm 的PE管護(hù)孔以預(yù)防塌孔堵塞注漿通道。PE 管護(hù)孔長(zhǎng)度為24m，鋼管與PE 管使用插接方式連接。為預(yù)防塌孔，鉆孔施工完畢后需將注漿管插入鉆孔并封孔以防止注漿時(shí)孔口漏漿，影響加固效果[1-4]。圖2 為封孔方法。將鐵絲纏繞在封孔所用的前后兩節(jié)鋼管上，進(jìn)行固定焊接，然后把棉紗纏繞在兩節(jié)鋼管上，插入鉆孔中，封孔鋼管旁邊插一根型號(hào)為1416、長(zhǎng)度為6m 的鋁塑管作導(dǎo)流管。使用聯(lián)邦加固Ⅰ號(hào)封孔材料進(jìn)行封孔。設(shè)備選用2ZBQ50 /20雙液氣動(dòng)注漿泵。

回采工作面推進(jìn)到離鉆孔約50m 處時(shí)注漿。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，若漏漿較嚴(yán)重，則適當(dāng)降低注漿壓力。單孔原則上以注不進(jìn)時(shí)停止注漿。

圖2 封孔方法

2.2 空巷充填支柱

充填支柱材料需符合以下3 個(gè)條件：1）水灰比為1.1～1.4:1，每立方耗費(fèi)材料的重量為560kg。為防止出現(xiàn)漲袋、鼓包等問(wèn)題，材料的膠凝時(shí)間與固化時(shí)間需分別滿足4～6min、14～21min，實(shí)現(xiàn)快速凝固。2）支護(hù)材料1d 強(qiáng)度大于4MPa，7d 強(qiáng)度大于13MPa，最終強(qiáng)度大于15MPa，雙液泵送充填，單液保存時(shí)間為2h，以最大程度降低堵管風(fēng)險(xiǎn)。3）充填材料中使用無(wú)機(jī)發(fā)泡材料，膨脹率要大于16%，以保證充填體擁有一定讓壓特性。

（1）53141 順槽空巷充填支柱布置

53141 巷長(zhǎng)660m，前210m 打設(shè)錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，不進(jìn)行支柱支護(hù)，剩余450m 巷道采用充填支柱支護(hù)。沿巷道走向每排設(shè)兩個(gè)支柱，排間距是1.6m，支柱距離巷道兩幫1m。充填支柱高度4m，直徑1.1m。整條巷道共需要布置310 個(gè)支柱。在對(duì)接切眼和53141 巷的交叉點(diǎn)處設(shè)15 個(gè)直徑為1.2m 的充填支柱。圖3 為53141 巷支柱布置示意圖。

圖3 53141 巷支柱示意圖

（2）53146 順槽空巷充填支柱布置

53146 巷長(zhǎng)540m，前200m 打設(shè)錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，不進(jìn)行支柱支護(hù)，剩余340m 巷道采用充填支柱支護(hù)。沿巷道走向每排設(shè)兩個(gè)支柱，柱排間距是1.5m，支柱距離巷道兩幫1m。充填支柱高度4m，直徑1.1m。整條巷道共需要布置250 個(gè)支柱。圖4為53141 巷支柱布置示意圖。

圖4 垂直工作面53146 巷支柱示意圖

（3）對(duì)接切眼空巷充填支柱布置

對(duì)接切眼空巷長(zhǎng)度約為190m，與工作面傾向平行，該巷道按不同區(qū)段充填支柱布置方案不同：1）切眼與53412 巷交叉處，該段長(zhǎng)11m，高4.5m，寬12m，按切眼方向布置4 列直徑為1.5m 的充填支柱。支柱間排距為1m×1m，距煤壁的距離均為1m，區(qū)域內(nèi)共布置17 個(gè)支柱。2）空巷起坡段長(zhǎng)度為8m，該段巷道高度逐漸降低至3.9m。該段按切眼走向每排打設(shè)三個(gè)支柱，排間距是1.6m，支護(hù)距回采側(cè)煤幫及另一側(cè)煤幫的距離分別為0.8m、1.2m。該巷道中部打設(shè)1.4m 直徑的支柱，近幫側(cè)則采用1m 直徑支柱。3）在里程20～190m 巷高一致的巷道區(qū)域，選取4m 高的支柱。該段支柱布置與巷道起坡段布設(shè)方法一樣。圖5 為對(duì)接切眼空巷支柱布置示意圖，該條巷道共計(jì)布置210 個(gè)支柱。

（4）53146 巷及53141 巷之間聯(lián)絡(luò)巷道充填支柱布置

53146 及53141 進(jìn)風(fēng)巷間的聯(lián)絡(luò)巷支柱依其走向每排設(shè)兩個(gè)支柱，每排間距是1.6m，支柱距回采幫0.8m，平行設(shè)置兩排支柱?？拷夭蓚?cè)的支柱直徑1.2m，另一側(cè)支柱直徑1.1m。聯(lián)絡(luò)巷口設(shè)3排共計(jì)14 個(gè)直徑1.2m 的支柱，橫川口設(shè)28 個(gè)直徑1.2m 的支柱、24 個(gè)直徑1.1m 的支柱，排間距是1m×1m。圖6 為聯(lián)絡(luò)巷支柱示意圖。

圖5 對(duì)接切眼空巷支柱示意圖

圖6 聯(lián)絡(luò)巷充填支柱示意圖

2.3 錨索工字鋼補(bǔ)強(qiáng)

用錨索吊掛工字鋼的支護(hù)形式對(duì)53141 巷及53146 巷頂板進(jìn)行支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)，即采用4-3-4 錨索布置代替原來(lái)的2-1-2 布置。補(bǔ)強(qiáng)施工所采用的工字鋼長(zhǎng)3m。在工作面?zhèn)劝?-0-1 打設(shè)一排鎖口錨索對(duì)接切眼頂板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，即采用8-7-8 取代原來(lái)的5-4-5，工字鋼長(zhǎng)也是3m。

3 效果

在實(shí)際開(kāi)采推進(jìn)過(guò)程中有效控制了空巷變形量，在距離煤壁10m 以外的范圍，最大底臌和幫臌變形量均為0.5m，壓力得到釋放，有效地保證了頂板及煤體的支護(hù)強(qiáng)度。在通過(guò)660m 空巷時(shí)的推進(jìn)速度和正常推進(jìn)速度幾乎一樣，平均推進(jìn)速度為220m 每月。每月煤炭開(kāi)采量穩(wěn)定保持在50 萬(wàn)t，推進(jìn)速度和開(kāi)采量都得到了很好的保障。由于煤體頂板得到了很好的控制，壓溜事故和頂板塌落現(xiàn)象大幅減小，保證了推進(jìn)過(guò)程中機(jī)電設(shè)備的平穩(wěn)性，進(jìn)一步確保推進(jìn)正常進(jìn)行和安全生產(chǎn)。