動壓下的巷道掘進與支護技術探析

摘 要：突然的動壓現象不但會造成煤巖體的振動與破壞，還可能使巷道垮塌，支架、設備損毀，甚至發生重大的人員傷亡事故，因此必須引起礦井工作者的充分重視。本文以筆者參與施工的實際工程為例，介紹了動壓下的巷道掘進施工控制要點。

關鍵詞：動壓巷道掘進施工錨網支護

中圖分類號：TU71文獻標識碼：A 文章編號：1674-198X(2012)03(b)-0000-00

1 工程概述

以實現某礦采區通風為建設目的的輔助進風巷，其斷面呈矩形，寬4.6m，高3.6m，預測該工作面絕對瓦斯涌出量為0.63m3/min~1.13m3/min，煤塵具有爆炸性，煤層無自燃發火現象，頂壓、側壓明顯，水文地質條件相對復雜。工程中以錨網支護作為掘進支護手段，并采用EBJ-120型掘進機割煤、出煤，MQT-130型風動鉆機及ZMS-60型風動煤鉆打眼安裝錨桿，機械式扭矩放大器緊固錨桿施工。

2 動壓巷道對掘進施工的影響

煤礦巷道掘進及開采過程中，常存在著高應力下積聚著大量彈性能的巖體在一定條件下突然釋放能量，發生破壞、冒落與拋出等明顯動力效應的煤礦動壓現象。突然的動壓現象不但會造成煤巖體的振動與破壞，還可能使巷道垮塌，支架、設備損毀，甚至發生重大的人員傷亡事故，因此必須引起礦井工作者的充分重視。根據動壓生成的不同機理可將其分為沖擊礦壓、頂板大面積來壓與煤及瓦斯突出等三種形式。以沖擊礦壓為例，其一般是指聚積在礦井巷道和采場周圍煤巖體中的能量突然釋放，在井巷發生爆炸性事故，產生的動力將煤巖拋向巷道，此時頂板可能有瞬間明顯下沉，但一般并不冒落；有時底板突然開裂鼓起甚至接頂；常常有大量煤塊甚至上百立方米的煤體突然破碎并從煤壁拋出，并可能引起瓦斯、煤塵爆炸、火災以及水災，干擾通風系統，嚴重時還會造成地面震動和建筑物破壞。從生產實踐經驗來看，沖擊礦壓多發生在生產高度集中的區域，頂板大面積來壓、煤及瓦斯突出則與施工技術、支護方式、現場安全管理不到位有直接的關系。因此煤礦工作者必須得到在全面掌握動壓分布及作用規律的前提下合理選擇巷道開拓布置的方式、科學安排工藝程序、確保支護措施到位，并進行嚴格規范的施工組織和安全管理，盡可能減少動壓巷道的潛在風險，以提高掘進施工的效率及安全性。

3 對動壓巷道的有效控制

3.1 合理的巷道開拓布置

合理的開拓布置是降低巖體應力程度、釋放其彈性能積聚的最根本方法。事實上，多數沖擊礦壓都是由不合理的布置方式與開采技術引起的，這類壓力一旦產生就難以改變，只能通過高成本的局部卸壓方式予以緩解。因此巷道開拓必須遵守以下原則：應先開采無沖擊危險或沖擊危險小的煤層作為解放層；劃分采區時，應保證合理的開采順序，最大限度地避免形成煤柱等應力集中區，采區或盤區的采面應朝一個方向推進；在地質構造等特殊部位，應采取能避免或減緩應力集中和疊加的開采程序。有動壓風險的煤層的開拓或準備巷道和回風巷應布置在底板巖層或無沖擊危險煤層中，采用不留煤柱垮落法管理頂板的長壁開采法。巷道與采面斜交時，巷道要同時承受采場正向壓力和側向壓力的作用，使巷道圍巖收斂嚴重，不易維護。因此應盡可能使巷道與采面保持平行，以使支護系統與圍巖受力均勻，充分發揮支護系統的抗壓作用。

3.2 加強施工現場管理

掘進機割煤應按照截割路線圖進行作業，保證頂平、幫直，出完煤后退出機組，退出距離以能滿足順利打設錨桿為宜。出煤完畢其他作業人員進入窩頭前，施工人員利用長柄工具站在完好支護下進行認真的敲幫問頂，鑿掉活碳活矸，確保安全后，方可進入窩頭開始進行下一工序作業。巷道掘進如有煤炮現象時，綜掘機掘進采取小進度、多循環及時對工作面迎頭打上錨桿臨時支護頂板，防止工作面迎頭爆落，縮小控頂距，避免巷道頂板掉頂、抽條現象，從而減小巷道的二次支護。

3.3 支護方式的優化

由于巷道支護的主要功能是控制圍巖表面較為松散的部分進行控制，一旦圍巖應力發生變化，現有的支護系統與圍巖間的平衡就會發生改變，圍巖會不斷向巷道支護空間移動，使其不斷減小，既造成了作業空間的不便，也可能形成嚴重的安全隱患。因此不但要參考支護構件的屈服強度、圍巖的可錨性等，使支護始終處于良好的工作狀態下，還應對應力集中的部位進行重點加固。例如巷道與采面中部位置壓力顯著，因此該部位應在原加固的基礎上再進行加密，增加支護強度，以便保證巷道的有效斷面，避免使巷道局部出現急劇收縮。西下山進風巷設計斷面呈矩形，采用了SMG400#高強螺紋鋼錨桿樹脂加長錨固配合Φ18.9mm-7300mm錨索組合支護方式，實踐證明，該支護方式效果良好，可保證巷道的安全作業。

3.4 重視頂板管理與礦壓觀測

巷道掘進的持續進行使礦山壓力不斷增大，巷道受采面動壓影響的位置及集中程度也在不斷地變化。因此施工中應通過巷道頂板下沉量及表面位移等實時監測數據準確判斷巷道壓力情況，出具分析報告，并以此為依據及時修改錨桿支護設計參數。

3.5 其他安全管理

為保證施工安全，必須加強對頂板、機掘、水火瓦斯等的管理工作。作業中要嚴格執行“敲幫問頂”制度，并嚴禁空頂作業，保證巷道最大空頂距不大于1.2m。割煤作業必須嚴格執行作業規程規定的截割軌跡，由正司機負責操作，副司機在小溜上方設置的平臺上負責監護及機尾工監護，開機前除上機人員外，其他人員必須全部撤至轉載以外，并保證8s~11s的截割頭延時。電氣設備必須設有靈敏可靠的漏電、接地和短路保護裝置。保證通風系統布局合理運行穩定，局部通風機“三專兩閉鎖”齊全有效，并設專人管理。嚴格執行“有掘必探、先探后掘”的原則。并保證探測距離大于20m以上。施工過程中若遇未提前預測地質構造，必須先停掘，待匯報有關部門制定措施后再施工。

4 結語

巷道掘進中應盡力避開回采工作面的動壓影響。如必須進行動壓巷道的掘進，則應首先掌握動壓的規律及影響范圍，盡可能避開其峰值區，并不斷優化巷道掘進的施工工藝及支護技術，同時采取嚴格的管理，使作業安全和作業效率均能得到切實的保證。

參考文獻

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