一礦15#煤下層采空側巷道掘進技術探討

李成峰

摘 要：文章結合陽煤一礦15#煤下層采空側巷道受到采動影響，采用高強度錨索支護、馬麗散注漿等一系列技術措施后，確保了頂板安全和快速掘進施工。

關鍵詞：動壓巷道；掘進；支護

引言

陽煤集團一礦由于回采工藝和采掘銜接的制約，經常會出現臨采空側巷道在動壓期間的掘進。受到15#煤自身和采空側動壓的影響，礦壓顯現劇烈，巷道變形嚴重，頂板下沉、支護破壞，不斷冒頂，兩幫位移量巨大，底鼓嚴重。巷道在掘進期間的頂板支護和施工組織遇到到了很多難題。通過采用高強度錨索主動支護，馬麗散超前預注漿等技術和工藝，在施工和頂板管理上取得了良好效果。

1 巷道概述

1.1 巷道概述

15#煤二區S8203工作面位于采區東北部，地面標高：1075-1260.8m，井下標高：620.0-684.0m。地面位于松帽梁以南，吳家掌以東，王蘭山以西，西墳頭以北。井下位于二采區回風巷以北，S8202工作面（已回采）以西，S8205工作面（已回采）以東。S8202工作面于2013年6月回采結束，劇烈本巷道掘進只有7個月。巷道區域總體為一傾伏向斜構造，煤層傾角最大14度，最小2度，一般5度左右。巷道設計長度1230m，其作用為滿足工作面回采時通風、行人、進料等要求。是沿15#煤底板掘進的全煤巷。

1.2 煤層特征

煤層厚度（最小～最大/平均）/（m）5.71-10.57/6.33，煤層傾角（最小～最大/平均）/（°）2-13/5，煤層硬度f=2.0，煤層層理（發育程度）發育，煤層節理（發育程度）發育。

1.3 頂底板情況

頂板：基本頂硬度8.0-12.0，厚度9.69m，深灰色石灰巖；直接頂硬度3.0-4.0，厚度2.58m，黑色泥巖。

底板：直接底硬度 4.0-5.0，厚度0.61m，黑灰色砂質泥巖；基本底硬度6.0-7.0，厚度4.34m，黑灰色細粒砂巖。

2 礦壓的機理對施工的影響

動壓巷道的基本特點在于，巷道在掘井過程中，多數處于原始應力場中的靜壓狀態，一旦受到周圍的采動影響，在各種集中壓力作用下，改變了原巖應力的再次或多次重新分布，巷道原有靜壓下穩定平衡被打破，圍巖發生顯著變形位移和壓力增大，需要經過應力重新分布達到新的平衡，巷道圍巖才能重新穩定下來。如果巷道的支護不能適應采動影響帶來的應力變化，或者沒有及時采取相應的加固補救措施，則巷道會受到不同程度的破壞，或斷面變形，或圍巖松動失穩，影響巷道的正常安全使用。

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。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 采取的措施

3.1 巷道斷面及支護

根據地質科提供的柱狀資料分析，巷道頂板屬較穩定巖層；根據相鄰工作面對頂板礦壓觀測數據的統計和頂板支護經驗，結合本巷道為動壓巷道，變形量大的實際，同時為滿足本工作面生產、運料及通風等要求，確定斷面為矩形，巷道毛寬4.8m，凈寬4.6m；毛高3.1m，凈高3.0m。

由于礦壓劇烈和巷道變形嚴重，考慮到工作面回采時的使用要求，我們主動加強了錨索的強度。頂板采用“錨索+補強錨索+金屬網+鋼帶”聯合支護，排距800mm。鋼帶使用“BHB-880-220-4-4700mm”的6眼W鋼帶；每排布置5根進度錨索和1根補強錨索；補強錨索第一排布置在鋼帶從左往右數第3眼內，第二排布置在鋼帶從左往右數第4眼內，依次交替布置。錨索使用Ф21.6×7200mm的錨索，補強錨索使用Ф28.6×8200mm的錨索，錨索托板均使用400×200×92mm的鑄鋼波紋托板。兩幫采用“錨桿+錨索+金屬網”聯合支護，每排每幫布置1根錨桿2根錨索，從頂板往下第一眼和第二眼布置錨索，第三眼布置錨桿；錨桿使用Φ20×2000mm的圓鋼錨桿，托板為350×120×50mm框式托板；錨索使用Ф17.8×5200mm的錨索，錨索托梁使用長400mm的14#槽鋼+300×300×12mm的大墊片+200×95×12mm的小墊片。錨桿錨索間距從頂板往下依次為400/1000/1000/700mm。

3.2 掘進工藝及組織

考慮到巷道的斷面，割煤、裝煤的效率，及臨時支護的要求，采用EBZ-160型掘進機配套的綜掘工藝。配合SSJ-800型皮帶運輸機和SGW-40型刮板運輸機運輸。工藝流程：檢查工作面隱患→綜掘機割煤、落煤、裝煤、運煤→敲幫問頂→支設臨時支護→打頂錨索、錨桿→打幫錨索、錨桿→工程質量檢查合格（不合格工程先處理）→下一個循環。

3.3 破碎帶的支護

巷道由于受采空側動壓影響，在掘進機截割或支護時，煤體的松軟破碎，經常會出現掉煤及冒頂，多次冒頂已達到煤層頂板，冒落高度達到3m；兩側片幫達2m，冒落物均為破碎煤休，冒落形狀多樣。從狀態上分析，這個區域的煤層幾乎全部被壓碎。對于頻繁的冒頂和頂板破碎帶來的頂板管理難題，我們應用了超前注馬麗散工藝。

馬麗散是由兩種成分組成的聚亞膠脂產品，其具有高度粘合力和很好的機械性能，當被注射后，低粘度混合物保持液體狀態滲透入細小的裂縫中，然后開始膨脹和粘結，從而有效加固松動圍巖，使圍巖成為整體，提高了圍巖的整體承載能力，從而控制巷道頂板的垮落。

其有明顯的好處：（1）大大提高了頂板的安全，未注馬麗散前，巷道的頂板是破碎的煤巖體，冒頂嚴重，注馬麗散后，頂板狀態良好，未發生冒頂現象，保證了作業安全可靠性。（2）加快了施工速度，未注馬麗散前，由于冒頂嚴重，每天進尺不到1.8m，采用注馬麗散加固結束2h后，就可以掘進，日進尺達到3.6m以上，保證了工作面的正常快速推進。（3）綜合經濟效益大大提高。

3.4 頂板與礦壓監測

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索支護設計參數。通過半年多的觀測和分析，巷道的頂板下沉和兩幫位移基本在范圍內，局部底板松軟，底鼓量偏大。

4 結束語

通過高強度錨索主動支護、馬麗散超前預注漿等一系列的技術措施，我們在動壓巷道的掘進過程中，基本摸索出了適合我礦的施工模式。但也存在一些不足，建議以后優化銜接部署，盡量不安排巷道在動壓期間掘進；加大對底鼓治理的技術推廣。

參考文獻

[1]丁磊.動壓下的巷道掘進與支護技術探討[J].科技創新導報，2012（8）：89.