關(guān)于風(fēng)氧化帶頂板條件下巷道掘進施工的研究

安 卓

神華寧夏煤業(yè)集團金家渠煤礦籌建處

神華寧煤集團金家渠煤礦為基建礦井，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力4.0Mt/a，屬水文地質(zhì)復(fù)雜型礦井。首采工作面為11采區(qū)斜井以北金家渠斷層以西布置的第一個回采工作面，110301工作面回風(fēng)順槽為首采工作面最上部順槽，距風(fēng)氧化帶下邊緣最小垂深25m，采用綜合機械化掘進法沿3煤掘進。

3煤頂板為粉砂巖隔水層，厚度約為3.11m。粉砂巖之上是粗砂巖含水層，受煤層風(fēng)氧化帶影響，回風(fēng)順槽掘進施工至1200m位置時，3煤及其圍巖強度降低、裂隙發(fā)育導(dǎo)通頂板含水層，導(dǎo)致巷道涌水量增大。我礦主要通過頂板水防治、巷道支護優(yōu)化及施工組織管理三個方面重點管控，確保了安全施工。

二、頂板水防治

頂板水防治采取了工作面迎頭注漿堵水配合施工放水鉆孔集中放水相結(jié)合的方式。

采用水泥與水玻璃按照1：1比例配置成的雙液漿，沿巷道斷面輪廓向工作面頂板斜上方每隔1m打設(shè)一組注漿孔，進行注漿，起封堵頂板涌水目的。

1.注漿壓力

巷道圍巖圍巖變軟破碎，承壓力低，故選擇采用低壓注漿。經(jīng)計算，最終選擇終壓為20～30 kg/cm2，最大不超過40 kg/cm2。

2.注漿材料

采用水泥-水玻璃漿液，具有凝膠時間短，施工工藝簡單，操作方便，結(jié)實體強度高，抗?jié)B性能好等優(yōu)點。

水泥采用P.O42.5R硅酸鹽水泥，水玻璃濃度稀釋為30～40Be。單、雙液漿的使用條件和水泥漿的初始濃度根據(jù)注漿孔的出水量來確定，一般為1：1。

3.設(shè)備選型

選用QZB-50/60型風(fēng)動注漿泵，使用風(fēng)壓7kg/cm2。注漿孔使用風(fēng)動鑿巖機配φ42mm鉆頭施工，注漿管采用Φ42mm厚4mm的無縫鋼管加工。

該種方法能夠?qū)ぷ髅嬗^淋水進行有效封堵，改善作業(yè)環(huán)境。

三、巷道支護優(yōu)化

(一)巷道支護參數(shù)

回風(fēng)順槽永久支護設(shè)計為錨網(wǎng)噴+鋼帶聯(lián)合支護。為確保頂板安全，在工作面受風(fēng)氧化帶影響、圍巖變軟區(qū)域內(nèi)原有支護參數(shù)不變的情況下，架設(shè)U型鋼支架加強支護，同時采用管棚支護的方式作為超前支護。(見圖1)

圖1113001工作面回風(fēng)順槽管棚支護斷面圖

(二)施工方法

1.在工作面迎頭向后30m處施工疏水鉆孔，集中疏放水，釋放頂板壓力，并對巷道掘進方向風(fēng)氧化帶影響范圍進行預(yù)探。

2.掘進施工前，首先在迎頭架設(shè)U型鋼支架，然后在已安裝好的鋼支架上方施工鋼管安裝孔。打眼角度為巷道拱部輪廓線向外偏10°，孔深2.2m，間距為300mm。

3.清理鉆孔內(nèi)煤巖屑，將鋼管砸入安裝孔內(nèi)，起到超前支護作用，然后采用雙股8#鐵絲將鋼管與U型鋼支架綁扎牢固。4.縮短循環(huán)進度為800mm，減少工作面空頂距。

四、施工組織管理

1.嚴(yán)格控制循環(huán)進度，采取有效的超前支護形式。工作面采用管棚支護進行臨時超前支護，能夠有效防止頂板破碎煤巖冒落，確保作業(yè)環(huán)境安全，同時將每循環(huán)掘進進尺調(diào)整為800mm，減小空頂距離，加快錨網(wǎng)支護施工效率，及時對頂板進行永久支護。

2.采用主動支護與被動支護相結(jié)合的支護方式，加強頂板支護強度。主動支護采用錨桿支護，利用錨桿支護的組合拱理論及擠壓加固作用，將巷道圍巖擠壓加固，阻止裂隙擴大。同時架設(shè)U型鋼支架進行被動支護，提高巷道抗壓強度。

3.工作面迎頭安裝水泵，敷設(shè)排水管路。各排水點水泵保證一備一用，每天安排專人進行排水設(shè)備、管路的檢修、維護，確保排水系統(tǒng)安全可靠。

4.工作面迎頭施工完畢后，立即噴漿成巷封閉圍巖，防止巷道圍巖進一步風(fēng)化、氧化，同時起到補強支護的作用。

五、經(jīng)驗結(jié)論

金家渠煤礦110301工作面回風(fēng)順槽過風(fēng)氧化帶施工期間，通過采用注漿堵水與集中疏放水相結(jié)合的方式控制頂板含水層涌水，改善了作業(yè)人員施工環(huán)境。在頂板支護中采用錨網(wǎng)噴支護與架棚支護相結(jié)合的方式，強化了巷道頂板支護效果，確保巷道頂板安全。同時采用管棚支護作為超前支護，有效防范了頂板破碎煤巖冒落。通過實踐證明，該種施工方式在風(fēng)氧化帶頂板條件下巷道掘進施工中能夠有效控制巷道頂板，滿足安全施工要求，具有推廣應(yīng)用價值。

[1]神華寧夏煤業(yè)集團有限責(zé)任公司金家渠煤礦初步設(shè)計(修改)說明書，中煤科工集團武漢設(shè)計研究院，2011年09月。