掘進(jìn)工作面過頂板破碎區(qū)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

王雨豪

(潞安集團(tuán) 司馬煤業(yè)公司，山西 長治 047105)

1 工程概況

司馬煤礦1209工作面回風(fēng)巷位于1209工作面東部，東臨1208回采工作面，西臨1209高抽巷，南連1209工作面切眼，北連二采區(qū)集中膠帶巷(里段)，長度1 072 m。

2018年4月初，礦方按照采掘銜接安排開始掘進(jìn)1209回風(fēng)巷。此時，1208回采工作面推進(jìn)到距停采線約150 m處(距二采區(qū)集中膠帶巷(里段)約210 m)。

工作面布置情況見圖1。

圖1 工作面布置示意

1209回風(fēng)巷沿3號煤層底板掘進(jìn)，采用矩形斷面，規(guī)格為5 m(寬)×3.5 m(高)。煤層直接頂為深灰色砂質(zhì)泥巖，厚度約5.13 m；老頂為灰-深灰色細(xì)粒砂巖，厚度約8.78 m；直接底為深灰色炭質(zhì)泥巖，厚度約2.20 m；老底為深灰色粉砂巖，厚度約2.22 m。圍巖情況較為穩(wěn)定。

1209回風(fēng)巷掘進(jìn)過程中共穿過4條正斷層，從北向南依次為F33正斷層、F64正斷層、F65正斷層、F54正斷層。F33正斷層距二采區(qū)集中膠帶巷(里段)330 m，傾角45°，落差3 m；F64正斷層距二采區(qū)集中膠帶巷(里段)434 m，傾角80°，落差1.8 m；F65正斷層距二采區(qū)集中膠帶巷(里段)476 m，傾角62°，落差1.8 m；F54正斷層距二采區(qū)集中膠帶巷(里段)487 m，傾角45°，落差2.5 m。

2 施工技術(shù)方案

針對1209回風(fēng)巷在施工過程中所面臨的特殊情況，通過分析研究，最終確定將1209回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面分為正常區(qū)域(南半部，長度550 m)和頂板破碎區(qū)域(北半部，長度522 m)，分別制定了不同的支護(hù)技術(shù)方案。

2.1 正常區(qū)域段支護(hù)方案

參照鄰近工作面的支護(hù)參數(shù)，對正常區(qū)域段進(jìn)行了支護(hù)。

1) 頂板支護(hù)。每排采用MSGLW-500/22 mm×2 400 mm的高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿6根，間排距為900 mm×900 mm，所有錨桿配套使用1010尼龍阻尼墊圈及球型墊，樹脂錨固劑加長錨固，每根錨桿采用MS(CKb+Z)2360、MSZ2360樹脂錨固劑各1支，鋪設(shè)金屬網(wǎng)和D16 mm圓鋼焊制的鋼筋梯子梁，錨桿的預(yù)緊力矩不小于300 N·m，且不大于360 N·m，錨桿錨固力不得小于100 kN。垂直巷道走向打設(shè)槽鋼錨索加強(qiáng)支護(hù)，錨索規(guī)格為SKL22-1/1 770 mm-7 300 mm，間排距為1 800 mm×1 800 mm，采用2 500 mm的16號槽鋼為托梁，鎖具與槽鋼托梁間墊片規(guī)格為120 mm×150 mm×20 mm，錨固劑為1支MS(CKb+Z)2360、2支MSZ2360，錨索預(yù)緊力不得小于200 kN，為彌補(bǔ)錨索預(yù)緊力損失，按照不低于設(shè)計(jì)預(yù)緊力30%(即260 kN)的超張拉比例進(jìn)行超張拉。

2) 兩幫支護(hù)。幫部采用MSGLW-500/22 mm×2 000 mm的高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，每排布置4根，間排距為900 mm×900 mm，所有錨桿配套使用1010尼龍阻尼墊圈及球型墊，樹脂錨固劑端部錨固，每根錨桿采用1支MSZ2360樹脂錨固劑，兩幫均鋪設(shè)雙向式拉伸塑料網(wǎng)和D14 mm圓鋼焊制的鋼筋梯子梁，錨桿的預(yù)緊力矩不小于300 N·m，且不大于360 N·m，錨桿錨固力不得小于100 kN?？?208運(yùn)巷側(cè)巷幫打設(shè)兩根單體錨索，錨索規(guī)格為SKL22-1/1 770 mm-4 300 mm，間排距為1 600 mm×1 800 mm，配套使用300 mm×300 mm×16 mm的拱形鋼托盤，拱高不得小于60 mm，配套使用1支MS(CKb+Z)2360、2支MSZ2360錨固劑，錨索預(yù)緊力不得小于200 kN，為彌補(bǔ)錨索預(yù)緊力損失，按照不低于設(shè)計(jì)預(yù)緊力30%(即260 kN)的超張拉比例進(jìn)行超張拉。支護(hù)示意見圖2。

圖2 正常區(qū)域段支護(hù)斷面(mm)

2.2 頂板破碎區(qū)域段支護(hù)方案

經(jīng)過技術(shù)對比結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過頂板破碎區(qū)域期間，采用以下方式加強(qiáng)支護(hù)：①在原有巷道支護(hù)基礎(chǔ)上，采用錨網(wǎng)、槽鋼錨索加密的支護(hù)方式；②進(jìn)入頂板破碎區(qū)域后，槽鋼錨索打設(shè)方式變更為排排槽鋼；③視現(xiàn)場情況，平行于巷道走向打設(shè)順巷槽鋼錨索；④巷道頂板破碎導(dǎo)致頂錨桿預(yù)緊力無法達(dá)到設(shè)計(jì)值時，在錨桿附近補(bǔ)打4.3 m單體錨索，對巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)；⑤巷道壓力顯現(xiàn)明顯，巷道頂幫破碎，導(dǎo)致部分錨桿失效等現(xiàn)象時(根據(jù)現(xiàn)場評估而定)，在原有支護(hù)基礎(chǔ)上，架設(shè)π型鋼梁棚進(jìn)行被動支護(hù)；⑥受F33、F64、F54、F65斷層等地質(zhì)條件的影響，巷道頂板破碎導(dǎo)致頂板控制困難時，在斷層前后10 m范圍內(nèi)采取超前預(yù)注漿、后支護(hù)的方式進(jìn)行掘進(jìn)以增加巷道的穩(wěn)固能力，提高巷道承壓強(qiáng)度，對松軟破碎圍巖進(jìn)行加固；⑦在采取注漿控制頂板同時，根據(jù)現(xiàn)場情況，酌情進(jìn)行密集穿管作業(yè)，加強(qiáng)巷道頂板控制。

具體參數(shù)如下：①錨桿打設(shè)排距由900 mm縮小至800 mm，槽鋼錨索打設(shè)排距由1 800 mm縮小至800 mm，其余支護(hù)參數(shù)不變；②打設(shè)順巷槽鋼錨索時，平行于巷道走向，距巷幫500 mm，順巷打設(shè)；③架設(shè)π型鋼梁棚時垂直巷道走向，施工采用“一梁二柱”方式，棚距為800 mm，棚腿距梁端為113 mm，采用長度為4 800 mm的7號π型鋼，單體柱型號為DW35-250/110X；④在迎面墻頂角處根據(jù)巷道坡度水平打設(shè)D42 mm的鉆孔，間距300 mm，深度3 000 mm，共打設(shè)17個，打設(shè)完畢后，將鋼管插入鉆孔內(nèi)，鋼管采用33 mm無縫鋼管，長度3 000 mm。

支護(hù)示意見圖3，密集穿管示意見圖4。

圖3 頂板破碎區(qū)域段支護(hù)斷面(mm)

圖4 密集穿管作業(yè)剖面(mm)

3 結(jié) 語

1209回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面在采用聯(lián)合支護(hù)方式后，通過頂板破碎區(qū)時效果良好，頂板下沉量控制在300 mm以內(nèi)、兩幫移近量控制在500 mm以內(nèi)。在其他類似地質(zhì)條件的掘進(jìn)工作面通過構(gòu)造時或與回采工作面交鋒時可以推廣此種支護(hù)方式。