松軟破碎圍巖掘進(jìn)防冒頂技術(shù)措施

魏慶平

蘇橋煤礦于2005年12月開始基建，礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量21萬噸，開采二迭系童子巖組含煤地層。由于區(qū)域推覆構(gòu)造的作用，復(fù)蓋在童子巖組地層上面的是地質(zhì)時(shí)代較老的棲霞灰?guī)r和石炭系林地組砂礫巖。破壞性巨大的推覆構(gòu)造導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)斷裂極發(fā)育，緩斷層、高角度斷層互相交錯(cuò)疊加，構(gòu)造的破壞表現(xiàn)為多期次活動(dòng)及活動(dòng)的強(qiáng)烈性，特別是復(fù)蓋在童子巖組之上的林地組砂礫巖與棲霞灰?guī)r受F0斷層（F0斷層破碎帶寬0.2~50m不等，斷面兩翼破壞波及面廣，斷層局部導(dǎo)水性較強(qiáng),靠近灰?guī)r且形成溶洞）切割的影響，導(dǎo)致砂礫巖極其破裂，原生的結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性遭到嚴(yán)重破壞，裂縫破碎帶長(zhǎng)期受地表水的浸蝕及地表泥砂的填充，也致使該區(qū)域地層風(fēng)氧化帶深度深、強(qiáng)度大，局部的圍巖就象是由一塊一塊的孤石夾伴泥沙堆積在一起。由于蘇橋煤礦+360上部井巷工程處在該惡劣破碎地層的范圍之內(nèi)，且設(shè)計(jì)斷面主要為大斷面的車場(chǎng)、三岔門，工程量大。因此，巷道的正常掘進(jìn)和支護(hù)面臨著重重困難。如何采用可行的安全技術(shù)措施，保障施工進(jìn)度，防止發(fā)生冒頂事故，確保施工安全，是擺在籌建處全體工程技術(shù)人員面前的一項(xiàng)艱難的課題。本文以蘇橋煤礦+360上部井巷工程掘進(jìn)，遇林地組沖擊層破碎圍巖為例，對(duì)松軟破碎圍巖掘進(jìn)防冒頂技術(shù)措施進(jìn)行分析，以供惡劣破碎地層掘進(jìn)施工借鑒。

一、主要技術(shù)方案及措施

1、采取控制爆破技術(shù)。針對(duì)施工中圍巖破碎情況，采用控制炮眼深度、間距，嚴(yán)格控制裝藥量（局部周邊眼裝藥量控制1/5～1/2節(jié)），必要時(shí)增打周邊空眼，采用切割預(yù)裂爆破技術(shù)，降低爆破對(duì)圍巖的破壞程度。

2、采用巷道兩翼及上部超前，中下部滯后的施工方法。通過采取這一措施，使中下部圍巖自然抵御迎頭片幫，起到了控制圍巖暴露面積，縮短圍巖暴露時(shí)間的作用，降低了工作面初期的支護(hù)難度，為工作面的正常支護(hù)贏得寶貴的時(shí)間。

3、采用金屬錨桿超前護(hù)頂、前探梁超前支護(hù)措施，控制頂板垮落，確保施工安全。由于工作面巖性總體為孤石堆積，一旦掉落一塊，必將接二連三，且靜壓與沖擊狀態(tài)對(duì)支架的受力性能差別巨大，因此，控制巷道斷面以外的巖石冒落成為該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵所在！施工中，我們采用3.5m長(zhǎng)鉆桿鑿眼， 25×3m焊接管作為錨桿材料，錨桿間距視情況控制在0.25m～0.4m，排距控制在1.2m～2.0m，通過采取這一措施，使工作面的頂幫孤石均處在錨桿和支架的控制之內(nèi)，有效地控制了頂板冒落，降低了巖石冒落對(duì)支架的沖擊力，結(jié)合采用超前支護(hù)，保障了施工安全。

4、加強(qiáng)支架的整體性。在金屬拱架間設(shè)置4～5根 16鋼筋結(jié)合螺帽固定的拉桿，視情況補(bǔ)打支架間的縱向豎向支撐等，降低支架的架設(shè)難度，保證支架的架設(shè)安全，顯著提升了支架的整體穩(wěn)定性。

5、合理選擇支護(hù)強(qiáng)度。原設(shè)計(jì)采用15～18kg/m鋼軌拱架，其受力性能較差。經(jīng)論證，采用9#礦工鋼作為支架材料，礦工鋼拱架連接位置根據(jù)各作業(yè)地點(diǎn)原始條件情況靈活選擇，使礦工鋼拱架在滿足支護(hù)強(qiáng)度的前提下盡可能達(dá)到方便現(xiàn)場(chǎng)操作；此外，根據(jù)各地點(diǎn)巷道壓力情況，適當(dāng)控制棚距，并酌情增設(shè)豎撐等，棚距由原常規(guī)的1000mm調(diào)整為600～800mm，保證支架強(qiáng)度滿足要求。

6、適時(shí)采用短掘短砌施工方法。主斜井+360交岔點(diǎn)及+360主平峒局部極破碎，巷道壓力巨大。對(duì)此，及時(shí)組織短掘短砌施工方法，確保支護(hù)強(qiáng)度，避免了冒頂后患。

7、堅(jiān)持一次成巷。施工地段圍巖極破碎、斷面大、淋水大，一次成巷施工難度極大。對(duì)于是否一次成巷施工，籌建處組織了多次的技術(shù)研討，展開了激烈的爭(zhēng)論，基本形成了一次成巷的共識(shí)。對(duì)于主、副斜井斜面三岔門的施工問題，采用通過繩道口開掘的方式，結(jié)合松軟巖層防冒頂施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一次成巷施工。此后，該礦井巷工程全部實(shí)施一次成巷施工，避免了二次擴(kuò)刷可能造成的冒頂隱患，減少了二次支護(hù)成本和施工難度。

8、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工安全技術(shù)管理。針對(duì)各施工段的圍巖破碎情況，適時(shí)組織現(xiàn)場(chǎng)跟班技術(shù)指導(dǎo)，保障作業(yè)地點(diǎn)退路暢通，做好必要的退路、支護(hù)防范等工作，為松軟破碎帶巖層掘進(jìn)的施工安全保駕護(hù)航。

二、取得成效

1、確保施工安全。通過采取上述措施，使所有的作業(yè)人員均能在支架及錨桿的保護(hù)下進(jìn)行作業(yè)，確保了施工人員的生命安全。

2、減少冒頂工程量。剛開工時(shí)（2005年12月），在主斜井+360施工通道施工中，由于未采取以上施工技術(shù)，平均每米巷道冒頂量為2.82m3。從2006年元月份開始采取以上施工技術(shù)，延米冒頂量為0.335m3(主要是在+360主平峒距峒口83～91m處，由于斷面大，圍巖象孤石堆積在一起，壓力大，金屬拱架間距1m，支護(hù)強(qiáng)度不夠，造成冒頂224m3)。減少冒頂量1549m3。

3、顯著降低坑木耗。施工初期，由于經(jīng)驗(yàn)不足，選擇的支護(hù)間距為1m，使用18kg/m鋼軌，支護(hù)強(qiáng)度不夠，2005年2月13日在+360主平峒開口約80m處，發(fā)生長(zhǎng)度8m的冒頂，接頂使用 14×4m 木柱267根、板皮800塊，耗用坑木共計(jì)30.16m3；+360主平峒前段80m共用坑木111.52m3，延米耗用坑木1.394m3。采取防冒頂措施后延米耗用坑木0.61m3，按660m計(jì)算，節(jié)約坑木517.44m3。

4、保障施工進(jìn)度。在+360上部井巷工程，設(shè)計(jì)斷面主要為車場(chǎng)、三岔門，斷面跨度大的情況下，每月平均單進(jìn)達(dá)65m。

5、穩(wěn)定職工隊(duì)伍。在施工初期，由于未采取以上安全技術(shù)措施，對(duì)頂板冒頂控制能力差，施工安全受到嚴(yán)重威脅，且施工進(jìn)度慢，導(dǎo)致個(gè)別職工產(chǎn)生懼怕畏縮情緒，自采取安全技術(shù)措施后，施工安全得到保障，至今為止，合同工穩(wěn)定率達(dá)100%。

6、一次成巷的效果。按設(shè)計(jì)斷面一次成巷，減少二次擴(kuò)刷時(shí)應(yīng)力加大、頂板管理難度加大而產(chǎn)生的冒頂。在前期的主斜井+360斜面三岔門施工中，沒有一次成巷，而是采用小斷面掘進(jìn)后擴(kuò)刷成巷，產(chǎn)生大冒頂，處理了一個(gè)月半。

7、節(jié)約投資成本。以上施工技術(shù)的實(shí)施，僅上列的減少冒頂工程量1549m3以及節(jié)約坑木耗517.44m3，就創(chuàng)造效益1549m3×220元/m3+517.44m3×650元/m3=67.72萬元。

三、結(jié)束語

總結(jié)蘇橋煤礦松軟破碎圍巖掘進(jìn)施工的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，我們認(rèn)為，對(duì)松軟破碎圍巖的井巷掘進(jìn)施工，必須嚴(yán)加控制頂板，防止產(chǎn)生冒頂現(xiàn)象，一旦產(chǎn)生冒頂，將大幅度加大處理難度，且作業(yè)人員必須在空頂下裝頂,操作安全難于得到保障。通過實(shí)踐的檢驗(yàn)，采用上述的安全技術(shù)措施及一次成巷施工方法,能滿足安全生產(chǎn)的需要，技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠，可供惡劣破碎地層掘進(jìn)施工借鑒。