聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在巷道礦壓較大區(qū)域中的應(yīng)用

童丹丹

（山西天成元礦山安全技術(shù)咨詢有限公司，山西 太原 032001）

隨著煤礦淺部資源的日漸枯竭，山西很多煤礦已向更深部的下組煤進(jìn)行布置開采。但由于深部煤炭資源存在礦壓增大的問題，圍巖穩(wěn)定性也更為復(fù)雜。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國(guó)每年煤礦新增井下巷道近6 000 km，其中相當(dāng)一部分巷道為軟弱破碎圍巖，而松軟巖層相比硬質(zhì)層更容易風(fēng)化膨脹、發(fā)生變形，對(duì)井下支護(hù)方法、支護(hù)材料的選取提出更高的挑戰(zhàn)[1-2]。同時(shí)也是頂?shù)装迨鹿实母甙l(fā)區(qū)域。因此如何有效加強(qiáng)軟巖巷道得到支護(hù)工作、增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性是保障井下頂?shù)装灏踩闹匾ぷ鱗3]。

1 巷道圍巖支護(hù)的意義

1.1 對(duì)礦井安全生產(chǎn)的重要價(jià)值

從保證礦井安全開采的角度出發(fā)，煤礦在投入正常生產(chǎn)后，如果巷道巖層較為軟弱，將不利于巷道的整體支護(hù)與穩(wěn)定性維護(hù)，無(wú)形中增加了開采難度和工作任務(wù)，缺乏良好維護(hù)的巷道會(huì)導(dǎo)致煤炭產(chǎn)量出現(xiàn)失調(diào)的現(xiàn)象。

1.2 對(duì)二次來(lái)壓有保護(hù)作用

對(duì)巷道進(jìn)行合理有效的頂板支護(hù)，可顯著抵抗二次來(lái)壓，對(duì)平衡圍巖應(yīng)力有積極的效果，從而降低巷道破壞所引發(fā)的危害。通常而言巷道施工后，圍巖作用力如果超過其承壓強(qiáng)度則會(huì)增加巖層松動(dòng)的危險(xiǎn)性，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生圍巖變形，且該變形影響作用會(huì)不斷擴(kuò)散。另一方面，松動(dòng)圈作用力大于支架應(yīng)力的狀況下，巷道還會(huì)產(chǎn)生程度各異的破壞現(xiàn)象。

1.3 對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的積極影響

圍巖支護(hù)不當(dāng)會(huì)對(duì)井下安全埋下隱患，過高的一次性永久支護(hù)法則會(huì)提高噸煤成本。聯(lián)合支護(hù)可以對(duì)巷道圍巖進(jìn)行快捷有效的防治，對(duì)煤礦節(jié)約生產(chǎn)成本有一定幫助。

2 工作面支護(hù)概況

義棠煤礦位于山西介休，目前已進(jìn)入下組煤開采階段，正在開采10 號(hào)煤層100506 工作面。該工作面埋深超過400 m，據(jù)資料顯示，該煤層西翼軌道大巷測(cè)點(diǎn)XD25 至XD28 點(diǎn)之間的巷道高度較高，需采用人工假頂確保該段巷道行人安全，其中巷高5 m 以上巷道長(zhǎng)超過100 m。由于巷道受地應(yīng)力的影響，導(dǎo)致巷道移近并出現(xiàn)漿皮開裂的現(xiàn)象。同時(shí)人工假頂π 型梁出現(xiàn)折斷和彎曲，造成100506 順槽與下組煤西翼軌道大巷立體交叉處的風(fēng)橋工字鋼棚腿變形。因此需要制定合理的支護(hù)方式確保該段巷道圍巖恢復(fù)穩(wěn)定。

3 維護(hù)方案

3.1 聯(lián)合支護(hù)

在巷道兩幫增加錨索以加強(qiáng)巷道兩幫的支護(hù)強(qiáng)度，錨索采用中號(hào)鋼絞線向上傾斜補(bǔ)打，對(duì)巷道高于3.5 m 的區(qū)域，需在巷道兩幫補(bǔ)打一排錨索，間距為1 500 mm；對(duì)巷道高于5 m 的區(qū)域，需在巷道兩幫補(bǔ)打兩排錨索，間排距為1 500 mm×1 600 mm；對(duì)巷道高于7 m 的區(qū)域，需在巷道兩幫補(bǔ)打三排錨索，間排距為1 500 mm×1 800 mm，處理完畢后進(jìn)行噴射混凝土。錨索托板采用M 型鋼帶，規(guī)格為GRT-M6，沿巷道走向方向且順向連結(jié)，形成錨索連接梁，預(yù)應(yīng)力≥130 kN，承載力大于等于400 kN，見圖1。

圖1 巷道兩幫增加錨索維護(hù)示意圖

3.2 巷道維護(hù)

對(duì)100506-12#順槽與下組煤西翼軌道大巷立體交叉處的風(fēng)橋段工字鋼棚腿變形處，在風(fēng)橋工字鋼下支設(shè)單體液壓支柱做臨時(shí)支護(hù)，型號(hào)為DZ-42，然后撤出棚腿，向巷道深部擴(kuò)掘500 mm，風(fēng)橋前后多擴(kuò)掘1 000 mm，擴(kuò)掘長(zhǎng)度為7 m，基礎(chǔ)厚度為300 mm，綁好鋼筋，橫筋與縱筋間排距為400 mm×400 mm，內(nèi)筋與外筋間距為400 mm，保護(hù)層厚度為50 mm，聯(lián)系筋間排距為600 mm，支好模板，澆筑前預(yù)先埋錨索，然后進(jìn)行澆筑，見圖2。

圖2 100506-12#順槽與下組煤西翼軌道大巷立體交叉處巷幫維護(hù)支護(hù)圖（mm）

3.3 支護(hù)效果

表1 為支護(hù)前后頂、底板和兩幫塑性區(qū)破壞深度和位移情況的數(shù)據(jù)記錄。可以發(fā)現(xiàn)巷道的形變情況有了極大的改善，位移量下降超過40%，塑性破壞區(qū)保持在支護(hù)前的20%～36%之間。

表1 不同工況下圍巖的塑性區(qū)破壞深度和位移情況

4 支護(hù)技術(shù)措施

4.1 施工作業(yè)前

在進(jìn)行巷道維護(hù)施工前，由技術(shù)人員利用班前會(huì)貫徹學(xué)習(xí)本安全技術(shù)措施，嚴(yán)格按照措施規(guī)定要求進(jìn)行安排。作業(yè)前要仔細(xì)觀察頂幫情況，做好敲幫問頂工作，對(duì)準(zhǔn)備好噴漿設(shè)備、水泥、沙子、速凝劑以及各種工具、材料嚴(yán)加管理，保證所在工作區(qū)域安全后進(jìn)行施工。

4.2 施工過程中

施工期間，必須安排專人觀察巷幫圍巖變化及支護(hù)情況，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)呼喊撤人，待頂幫垮落穩(wěn)定后，重新進(jìn)行“敲幫問頂”進(jìn)行檢查、加固，確保安全后再施工。在此過程中，主要管理人員要注意保管周圍的電纜、風(fēng)筒、設(shè)備，管線人員之間必須相互配合照應(yīng)好，協(xié)調(diào)一致，做好自保互保工作。

4.3 爆破作業(yè)

嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢制”和“三人連鎖放炮”制，加強(qiáng)起爆前瓦斯檢查，防止漏檢，避免在瓦斯超限的情況下起爆；距工作面小于30 m 的拐彎巷拐彎后不得小于75 m；距工作面大于30 m 的拐彎巷拐彎后不得小于50 m。爆破時(shí)，要在所有能通往爆破地點(diǎn)的各通道距爆地點(diǎn)直線100 m 處站崗。班長(zhǎng)要委派責(zé)任心強(qiáng)的人員站崗。巡崗人員要一一察看各站崗人員到位后，再通知爆破工起爆；爆破后，站崗人員要等巡崗人員通知撤崗時(shí)方可撤崗，站崗期間不得擅自離開崗位。

4.4 噴漿作業(yè)

噴射前，巷幫有活矸時(shí)，必須及時(shí)處理，然后進(jìn)行噴漿作業(yè)。噴漿時(shí)，噴頭盡量垂直巖面，噴頭與巖面的距離保持在800～1 000 mm，噴漿過程中水壓控制在0.3～0.4 MPa，風(fēng)壓控制在0.2～0.3 MPa，噴漿回彈率不得超過20%。施工完畢后需對(duì)施工地點(diǎn)的雜物進(jìn)行清理，完成收尾工作。

5 結(jié)語(yǔ)

以“錨網(wǎng)索噴+混泥土噴射”為主的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，可以對(duì)受地應(yīng)力影響較大的巷道形成有效支撐，位移量的降幅超過40%，可有效避免人工假頂π 型梁出現(xiàn)折斷和彎曲變形現(xiàn)象，從根本上保障了工作面的安全生產(chǎn)。