舊街煤業(yè)9202工作面開切眼支護(hù)措施分析

崔愛軍

(1.山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)陽泉有限公司，山西 陽泉 045000；2.山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究有限公司，山西 太原 030006)

引 言

近距離煤層或極近距離煤層下組煤巷道布置多為內(nèi)錯、外錯、垂直布置等方法。作為工作面的開切眼，多布置在上組煤的實體煤側(cè)，導(dǎo)致開切眼礦壓顯現(xiàn)顯著[1-5]。本文以舊街煤業(yè)9202工作面開切眼作為研究對象，從開切眼一次掘巷、注漿、支護(hù)參數(shù)調(diào)整、二次擴(kuò)巷和高冒區(qū)處置等角度對開切眼的支護(hù)措施進(jìn)行分析，為陽泉區(qū)域近距離煤層下組煤開切眼支護(hù)提供一定的技術(shù)參考。

1 開切眼概況

9202工作面開切眼服務(wù)于9#煤層9202工作面。9#煤層厚度為2.6 m～3.5 m，平均厚度3.0 m。煤層走向東北-西南，傾向東南-西北，傾角6°～10°，構(gòu)造屬簡單類型。9#煤層賦存穩(wěn)定，范圍內(nèi)無斷層、無褶曲構(gòu)造和陷落柱等存在，結(jié)構(gòu)簡單，從已掘出的工作面順槽及開切眼情況看，煤層變化不大，一般含1層～2層夾石，煤層以亮煤為主，內(nèi)生裂隙發(fā)育，煤層普氏系數(shù)1.25。直接頂為泥巖，厚度0.3 m～1.2 m，灰黑色，富含植物化石，頂部含砂量少，常相變?yōu)槟鄮r；直接底為泥巖，厚度7.0 m，灰黑色泥巖，含植物碎屑化石，局部相變?yōu)榉凵皫r，含鈣質(zhì)結(jié)核。

9202工作面開切眼長度為175 m，上覆8301和8302工作面采空區(qū)，在9202工作面掘進(jìn)送巷及超前探測過程中均未發(fā)現(xiàn)涌水現(xiàn)象，工作面形成后進(jìn)一步鉆探驗證也未發(fā)現(xiàn)異常。根據(jù)井下實際揭露情況，預(yù)計上部采空區(qū)不會存在積水，上部8301和8302工作面北高南低下山推進(jìn)，不會影響該工作面的正常掘進(jìn)。開切眼采用梯形鐵棚、錨網(wǎng)和單體液壓支柱聯(lián)合支護(hù)，一次成巷，梯形斷面，其斷面尺寸為梯形棚巷道凈寬6.6 m，凈高2.8 m，凈斷面積18.48 m2；錨網(wǎng)巷道凈寬6.8 m，凈高2.8 m，凈斷面積19.04 m2；毛寬7.0 m，毛高3.0 m，毛斷面積21 m2。

頂板采用全錨索+鋼筋鋼帶+鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨索間距為850 mm、550 mm，排距為1 000 mm；煤幫每排4根幫錨桿，間排距為900 mm×1 000 mm，工作面幫每排2根幫錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm。支護(hù)材料頂錨索Φ21.6 mm×12 200 mm，Φ15.24 mm×5 200 mm，幫錨索Φ15.24 mm×4 200 mm，幫錨桿Φ18 mm×2 000 mm圓鋼錨桿，錨索托片200 mm×200 mm×16 mm，錨桿托片120 mm×120 mm×10 mm。Ф15.24 mm頂錨索張拉預(yù)緊力為120 kN，幫錨索張拉預(yù)緊力為80 kN，Ф21.6 mm錨索張拉預(yù)緊力為250 kN。幫錨桿錨固力不小于50 kN，幫錨桿預(yù)緊力不小于120 N·m。

2 開切眼頂板注漿支護(hù)措施

9202工作面開切眼在掘進(jìn)過程中頂板破碎嚴(yán)重，煤幫松軟，在切眼擴(kuò)巷前對9202工作面開切眼擴(kuò)巷處頂板采用注漿方式提前進(jìn)行固化。鉆眼采用風(fēng)煤鉆機(jī)及配套的鉆桿及鉆頭，注漿采用專用注漿泵及配套管路、管件。施工工藝過程，煤壁鉆眼→安裝管件、封孔→連接注漿泵，開泵注漿→注好一個孔后，停泵，倒管件連接下一個孔，開泵注漿→注漿完成，清洗管路、管件。施工在9202工作面開切眼巷采煤幫8號、9號煤層夾矸下100 mm處，注漿孔間距為3 000 mm，孔深4 000 mm，角度為+15°，每孔注2組～4組注漿材料進(jìn)行加固，注漿管使用4 m長的4分鋼管。

注漿泵應(yīng)安設(shè)在平整的地面上，如果地面不平，需要采取相應(yīng)的措施平整地面。施工時，鉆孔封堵器的位置大約放置在鉆孔內(nèi)1.5 m深的地方。注漿時，作業(yè)人員要注意注漿區(qū)域頂幫的變化，應(yīng)緩慢、勻速，使已注漿料反應(yīng)后再繼續(xù)按常速注漿。注漿壓力一般情況下注漿壓力升至3 MPa并維持3 min即可結(jié)束注漿，根據(jù)實際情況可具體調(diào)整。除注漿操作人員外，其他人員禁止靠近注漿區(qū)域。注漿過程中，必須保證注漿壓力，并隨時觀察是否有漿料從煤縫隙中流出，出現(xiàn)局部漏漿時應(yīng)采取相應(yīng)措施，使用攜帶的棉紗進(jìn)行封堵漏漿，嚴(yán)重地段導(dǎo)致停注的區(qū)域需重新補(bǔ)打注漿孔，達(dá)到注漿量后，停止注漿，換另一個孔。一個孔結(jié)束注漿后，可直接進(jìn)行其他孔注漿，直至當(dāng)班完成后，用機(jī)油清洗注漿泵。在施工過程中如果出現(xiàn)下列情況必須停止注漿，達(dá)到設(shè)定注漿壓力時；大量漿液泵入，但是泵不起壓時；漿液從煤層中流出時。槍頭卸壓時注意觀察周圍人員卸壓孔不得對朝人員。

對9202工作面開切眼頂板注漿效果分析，原措施規(guī)定的注漿參數(shù)，對擴(kuò)巷處頂板的穩(wěn)定性、整體性未達(dá)到預(yù)計效果。為確保切眼巷擴(kuò)巷工程順利進(jìn)行，對其進(jìn)行補(bǔ)充。原措施規(guī)定注漿孔間距為3 000 mm，現(xiàn)調(diào)整為4 000 mm；注漿管使用4 m長的4分鋼管，調(diào)整為3 m長的4分鋼管；孔深4 000 mm，角度為+15°，保持不變。對擴(kuò)巷處頂板增加施工短部注漿孔，孔深2 500 mm，角度為+15°，每孔注3組注漿材料進(jìn)行加固，注漿管使用2 m長的4分鋼管。短部注漿孔在兩個長部注漿孔中間施工，具體為：對已注漿區(qū)進(jìn)行補(bǔ)孔注漿，孔間距為1 500 mm；對后調(diào)整注漿間距的，也進(jìn)行補(bǔ)孔注漿，間距為2 000 mm。

3 開切眼支護(hù)參數(shù)調(diào)整和擴(kuò)巷措施

9202工作面開切眼在煤柱下掘進(jìn)，巷道上方為8#煤煤柱，礦壓顯現(xiàn)嚴(yán)重，表現(xiàn)為頂板破碎、兩幫松軟，頂板不易管理，對9202工作面開切眼支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將支護(hù)排距由原設(shè)計的1 000 mm調(diào)整為800 mm，如巷道礦壓仍顯現(xiàn)嚴(yán)重，進(jìn)一步將排距縮小至600 mm。如縮小支護(hù)排距后巷道礦壓仍顯現(xiàn)嚴(yán)重，在原有支護(hù)基礎(chǔ)上每排支護(hù)中間加補(bǔ)Ф21.6 mm×12 200 mm錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，錨索數(shù)量根據(jù)頂板破碎情況確定，且每排不少于2根；錨索托盤規(guī)格為300 mm×300 mm、200 mm×200 mm托盤，錨索托盤根據(jù)現(xiàn)場頂板實際情況而定，頂板破碎嚴(yán)重段巷道使用300 mm×300 mm托盤，頂板破碎現(xiàn)象較輕時使用200 mm×200 mm托盤。幫錨索調(diào)整為Ф21.6 mm×12 200 mm，由于煤幫松軟現(xiàn)煤柱幫已增加2排幫錨索，如巷道需起底，起底后高度每增加1m增加一排幫錨索。

受礦壓影響，9202工作面開切眼兩幫收縮嚴(yán)重，已按寬4 200 mm掘進(jìn)的巷道，現(xiàn)實際寬度為3 500 mm。擴(kuò)巷寬度由原措施規(guī)定的2 800 mm調(diào)整為3 500 mm。激光線距采煤幫4 500 mm，保證巷道擴(kuò)幫后不小于7 000 mm。頂板仍采用全錨索、鋼筋鋼帶和鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，頂錨索由原支護(hù)的3根增加為4根，錨索間排距為1 000 mm×800 mm。采煤幫采用幫錨桿、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿間排距為1 000 mm×800 mm。滯后工作面掌面12 m開始支棚，每隔1 500 mm支設(shè)一對工字鋼梁配單體液壓支柱，每對工字鋼棚間距為1 000 mm。工字鋼選用3 800 mm長的12#工字鋼。巷道支護(hù)均采用邊掘邊錨，掘一排，錨一排。

在擴(kuò)巷過程中，采用鋼釬超前維護(hù)頂板。先在9號煤頂板下100 mm處平行于頂板施工22個孔，間距為0.2 m，孔深為2 m；然后將2 m長1寸鋼釬穿入對應(yīng)的孔中，提前對巷道前方頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)；錨網(wǎng)支護(hù)排距由原設(shè)計的0.8 m變更為0.6 m，錨網(wǎng)支護(hù)3排后，重新在9#煤頂板下平行于9#煤施工22個孔深為2 m的孔，然后將2 m長1寸鋼釬穿入對應(yīng)的孔中，提前對巷道前方頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，以此循環(huán)進(jìn)行。

4 開切眼高冒區(qū)處理措施

9202工作面開切眼在掘進(jìn)期間，頂板破碎難以管理，雖采取多種措施，仍造成多處高冒區(qū)，9202工作面開切眼巷貫通后，為確保擴(kuò)巷工程在安全的前提下順利進(jìn)行，對開切眼內(nèi)的高冒區(qū)進(jìn)行處理。

采用木垛和工字鋼棚結(jié)合的方法處理高冒區(qū)。備齊所使用的材料和使用工具，加強(qiáng)高冒區(qū)通風(fēng)及瓦斯管理。木垛選用直徑大于Ф120 mm，長度1 200 mm～1 800 mm的半圓木。施工前嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，確認(rèn)無安全隱患后，利用鋼絲繩將工字鋼梁兩端吊掛在原頂部Φ21.6 mm×12 200 mm錨索下，工字鋼梁至巷道底板高度不低于3 000 mm，高冒區(qū)下工字鋼棚間距為1 500 mm，其它巷道下每隔1 500 mm支設(shè)一對工字鋼棚，每對工字鋼棚間距為1 000 mm。工字鋼梁吊掛好后，開始架設(shè)木垛，木垛成井字型碼放，首先在工字鋼梁上順巷碼放底層，然后再垂直于巷道方向在底層上碼放第二層，按此順序一層一層地碼到接緊頂板為止。木垛支設(shè)好后，在工字鋼梁下兩端支設(shè)單體液壓柱，單體液壓支柱的初撐力不得低于8 MPa，并拴好防倒繩。如高冒區(qū)面積大，需支設(shè)兩個木垛時，木垛與木垛之間必須相互連接。

施工地點必須配備專職瓦斯員，隨時檢查工作地點前后20 m及高冒區(qū)的瓦斯情況，施工地點由通風(fēng)科安設(shè)甲烷傳感器并與機(jī)電設(shè)備閉鎖，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時，能切斷施工地點內(nèi)所有設(shè)備電源。支設(shè)木垛時，必須保證木垛層層穩(wěn)固、對齊，木垛接頂處必須用板梁、木楔剎緊、背實、背穩(wěn)，保證木垛接頂牢固、可靠、有效。支設(shè)木垛時至少有三人配合作業(yè)，一人負(fù)責(zé)觀察頂板，一人遞料，一人支設(shè)木垛。施工人員傳遞木料時，雙方要口徑一致，以防掉物傷人。巷道較高需搭架時，必須搭設(shè)牢靠。

5 結(jié)語

舊街煤業(yè)8#和9#煤層為近距離煤層，9202工作面開切眼位于上組8#煤層煤柱應(yīng)力集中區(qū)，在掘進(jìn)過程中存在頂板破碎和煤幫松軟等礦壓顯現(xiàn)問題，采用了支護(hù)參數(shù)調(diào)整、注漿、擴(kuò)巷和高冒區(qū)處理等一系列支護(hù)措施。該支護(hù)措施對陽泉區(qū)域近距離煤層巷道內(nèi)錯布置方式的巷道支護(hù)具有一定的參考意義，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。