大柳煤礦公司綜放工作面掘進(jìn)支護(hù)控制技術(shù)

許強(qiáng)

摘 要：大柳煤礦公司由于主采煤層賦存的復(fù)雜性及不確定性因素影響，前三個(gè)工作面兩道掘進(jìn)期間及后期發(fā)生形變后支護(hù)體的總體狀況較差，特別是巷道發(fā)生變形后，造成巷道失修嚴(yán)重影響安全使用、維護(hù)成本費(fèi)用增加等問(wèn)題，給企業(yè)的安全生產(chǎn)帶來(lái)諸多困難；公司在以往支護(hù)的基礎(chǔ)上通過(guò)不斷的優(yōu)化和完善，提出并采用頂部為錨桿+金屬網(wǎng)+錨索支護(hù)、幫部為錨索+金屬網(wǎng)支護(hù)的聯(lián)合支護(hù)方案，從支護(hù)方式及參數(shù)、施工工藝、施工質(zhì)量要求等方面進(jìn)行了介紹，并對(duì)巷道施工后進(jìn)行了礦壓觀測(cè)，實(shí)踐表明：巷道頂幫部移近變形量均得到有效控制，該支護(hù)技術(shù)得到了很好的運(yùn)用，此技術(shù)對(duì)于同條件下的巷道掘進(jìn)具有借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤巷；綜放工作面掘進(jìn)；松軟破碎圍巖控制；聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

總結(jié)大柳煤礦公司前三個(gè)工作面布置及推采動(dòng)壓對(duì)巷道的支護(hù)影響及后期變形情況，主要表現(xiàn)為：巷道頂板下沉，兩幫部幫鼓、底鼓變形，支護(hù)體失效后造成被支護(hù)體失穩(wěn)變形，嚴(yán)重巷道有效斷面不足設(shè)計(jì)的52.1%，無(wú)法滿足安全的行人、運(yùn)輸及通風(fēng)要求，現(xiàn)有的巷道支護(hù)控制技術(shù)已不能滿足安全的生產(chǎn)條件。

1 工程概況

大柳煤礦公司1404綜放工作面為礦井西翼第四個(gè)工作面，東側(cè)為1402綜放工作面采空區(qū)，西側(cè)為未采動(dòng)區(qū)，工作面兩道均采用梯形斷面，梯形上寬4.3m，下寬5.0m，高度4.5m，進(jìn)風(fēng)順槽設(shè)計(jì)全長(zhǎng)2114m、回風(fēng)順槽設(shè)計(jì)全長(zhǎng)2142m，該工作面主采煤4層，賦存區(qū)內(nèi)煤厚3.0～6.46m，平均煤厚5.9m。煤4層偽頂主要為灰黑色碳質(zhì)泥巖、油頁(yè)巖，直接頂主要為深灰色、灰黑色泥巖，老頂主要為淺灰-灰色細(xì)砂、中砂巖，直接底主要為灰黑色油頁(yè)巖、泥巖，頁(yè)理較發(fā)育。巖石完整性差強(qiáng)度小，遇水泥化膨脹，極易發(fā)生底板鼓起。受井田地質(zhì)構(gòu)造影響，該工作面內(nèi)存在已探明的逆斷層df9（最大落差29m，延展長(zhǎng)度270m）、df11（最大落差9m，延展長(zhǎng)度150m）。

2 巷道支護(hù)及參數(shù)

綜合考慮以往工作面掘進(jìn)期間巷道變形對(duì)支護(hù)體的破壞狀況，1404工作面兩道（進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)）掘進(jìn)考慮回采時(shí)皮帶、軌道運(yùn)輸，設(shè)計(jì)巷道掘進(jìn)時(shí)沿煤層頂板掘進(jìn)，留1.5m左右煤皮，防止底鼓變形影響。巷道支護(hù)設(shè)計(jì)采用：頂部為錨桿+金屬網(wǎng)+錨索支護(hù)，幫部為錨索+金屬網(wǎng)支護(hù)的聯(lián)合支護(hù)方式，共同達(dá)到加強(qiáng)頂幫部支護(hù)、控制其變形的目的。

設(shè)計(jì)頂板錨桿采用Φ22×2400mm高強(qiáng)度左旋螺紋鋼錨桿、19股Φ21.8×7300mm鋼絞線錨索、8號(hào)鐵絲編制的菱形金屬網(wǎng)，Φ6.5圓鋼焊接“目”字形托梁，錨桿間排距為800mm×800mm、錨索間排距1400×800mm、“3-4-3”布置，靠近兩角處錨索與垂直方向成20°夾角，以保證兩角處均勻受力，其它均垂直頂板布置。

設(shè)計(jì)幫部錨索采用7股Φ17.8×3650mm鋼絞線錨索、金屬網(wǎng)及托梁與頂部相同，幫錨索間排距為800mm×800mm，幫部墻角錨索與水平成10°夾角布置，其它均垂直巷幫布置。

每根頂錨桿、幫錨索使用1支K2335樹脂錨固劑和1支Z2335樹脂錨固劑，每根頂錨索使用1支K2335樹脂錨固劑和2支Z2335樹脂錨固劑，錨桿與錨索間隔布置。

針對(duì)局部范圍地質(zhì)構(gòu)造影響，巷道開挖后遇頂板破碎、圍巖強(qiáng)度底、完成性差等不利地質(zhì)條件時(shí)，及時(shí)對(duì)支護(hù)參數(shù)和支護(hù)方法進(jìn)行調(diào)整，以加大支護(hù)密度，提高支護(hù)整體強(qiáng)度。

3 施工工藝

1404工作面兩道采用EBZ-160型懸臂式掘進(jìn)機(jī)正臺(tái)階分層施工并支護(hù)成巷，掘進(jìn)機(jī)采用橫向往復(fù)式截割。施工時(shí)，掘進(jìn)機(jī)截割頭由巷道中部前進(jìn)左幫開口進(jìn)刀，左右擺動(dòng)，由下向上截割、刷幫，施工完成后后退掘進(jìn)機(jī)，開始臺(tái)階上部支護(hù)，然后進(jìn)行臺(tái)階下部施工（下分層與上分層施工方法相同）并進(jìn)行支護(hù)。

生產(chǎn)工藝流程：①臺(tái)階上層：安全檢查→掌握中線數(shù)據(jù)→試車→進(jìn)刀割煤、出煤→安全檢查（敲幫問(wèn)頂）→鋪網(wǎng)、壓托梁→照中線打頂部錨桿、錨索并預(yù)緊；②臺(tái)階下層：安全檢查→掌握中線數(shù)據(jù)→試車→進(jìn)刀割煤、出煤→安全檢查（敲幫問(wèn)頂）→幫部鋪網(wǎng)、壓托梁→打幫錨錨索并預(yù)緊→施工質(zhì)量及安全檢查→下一循環(huán)。

4 施工質(zhì)量要求

①巷道開挖后，頂板錨桿、錨索支護(hù)必須緊跟工作面，幫部支護(hù)必須緊跟掘進(jìn)。

②錨桿抗拔力不小于100KN，扭矩不小于220N·m，頂錨索預(yù)緊力不小于240KN，幫錨索預(yù)緊力不小于120KN，錨桿、錨索間排距及角度、外露均控制在誤差范圍之內(nèi)。

③每班對(duì)幫部錨索支護(hù)情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有錨索松動(dòng)或煤體松軟等情況時(shí)，及時(shí)對(duì)錨桿進(jìn)行二次緊固、對(duì)錨索二次進(jìn)行張拉，保證被支護(hù)體的完整性及幫部支護(hù)的有效性。

5 支護(hù)效果

1404工作面兩道從2017年2月底開始掘進(jìn)，截止目前，兩道各施工1400m左右，巷道每隔50m布置一個(gè)斷面位移觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)兩道掘進(jìn)期間頂幫支護(hù)技術(shù)的實(shí)施應(yīng)用及現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)總體效果監(jiān)測(cè)，除正常巷道的變形外，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的失穩(wěn)變形等現(xiàn)象，巷道頂板下沉量控制在49mm之內(nèi)，兩幫移近量平均為54mm，巷道變形得到有效控制。

6 結(jié)論

本技術(shù)在以往巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上提出，并通過(guò)完善、優(yōu)化，在1404工作面兩道成功的應(yīng)用，基本上解決了以前巷道施工后出現(xiàn)的頂板下沉、兩幫部幫鼓變形等影響巷道安全使用要求，特別是幫部錨索支護(hù)，松動(dòng)后及時(shí)對(duì)其進(jìn)行張拉，實(shí)現(xiàn)了二次或多次復(fù)用的效果，大大降低了巷道維護(hù)成本，為巷道掘進(jìn)期間及后期安全回采奠定了基礎(chǔ)，本支護(hù)控制技術(shù)在同地質(zhì)賦存條件的巷道施工具有借鑒價(jià)值。