淺談煤礦井下三軟煤層十字頭施工技術

荊剛　李鋒　史剛昊

摘 要：淺談在煤礦井下三軟煤層擴修和掘進過程中，通過改進十字頭支護方案和施工工藝，較好的控制了煤層頂板，保證了施工安全，延長了巷道服務年限，突出該技術的安全性、優越性。

關鍵詞：三軟煤層；十字頭；支護方案；施工工藝；安全；優越

1 概述

三軟煤層是指煤礦開采中遇到的：軟的頂板巖層、軟的主采煤層和軟的煤層底板巖層。在該類煤層中施工時，頂、底板較難控制，普遍存在漏冒現象，特別十字頭施工時，較之正常施工時跨度大，頂板更容易漏冒、垮落，出現冒頂事故。故在三軟煤層十字頭施工中，如何控制頂板是安全控制的關鍵。

2 工程概況

某煤礦建井較早，三軟煤層，因采動影響，井下擴修和施工時，巷道頂板破碎嚴重，經常出現漏冒現象。現就一工作面十字頭為例：該十字頭屬于在皮帶下山一側一工作面上巷的開口位置。在開口前必須先對皮帶下山擴修，然后搭設十字頭，確認安全后方可開口。皮帶下山年久失修，支護形式為頂板錨網+12#工字鋼棚支護，棚距600mm（中-中）。擴修采用頂板錨網+36U型鋼棚支護，棚距600mm（中-中），錨桿間排距為800×800mm，十字頭位置跨度為6m，設計采用錨網+36U型鋼抬棚+工字鋼穿桿方式進行施工。

3 提出問題

十字頭跨度較大，煤層松軟，頂板破碎。施工時采用怎樣的施工方案能確保施工的安全性，以及支護的牢靠性，同時減少修復率和延長巷道服務年限。

4 施工方案

4.1 傳統施工方案

傳統的方法采用從十字頭位置開始時，小炮掘進，每平方米打設1根木點桿進行臨時支護，并及時錨網支護，最后待十字頭施工完畢后及時搭設兩側抬棚，背設穿桿。

該項施工方案，在三軟煤層中，普遍使用的2m長錨桿經常出現錨注無效的現象，對頂板達不到有效的主動支護。而6m長的大跨度，巷道壓力較大，臨時支護木點桿極易出現劈裂現象，且每平方米1根的打設密度造成施工現場空間的局限性。

4.2 改進施工方案

施工至十字頭位置時，根據煤層實際情況，首先對頂板打設煤層探眼，探明煤層上部巖層位置。然后確定主動支護方案確保頂板的安全性。經探明巷道頂板距離上部巖層位置為6.5m，考慮選足夠長的錨索進行主動支護，保證藥卷在巖體中錨注。但因煤體松散，在錨索施工時易出現堵孔和送藥卷困難現象，同時為增加皮帶下山的服務年限，可首先進行頂板注膠。

4.2.1 頂板注膠。煤層頂板注膠，選用常見的馬麗散注膠加固破碎頂板技術，馬麗散作為一種高分子注漿材料，它有馬麗散樹脂、馬麗散催化劑發生集合反應生成聚亞膠脂產品，具有高度的粘合力和很好的機械性能，注入松散煤體后可高度粘合，低粘度的混合溶液保持液體幾秒鐘滲透松散裂縫內，開始膨脹、膠結，有效的加固了煤體松動圈，使加固區域內煤體形成一個整體，提高了圍巖整體承載力，杜絕了漏冒現象。具體特點：（1）粘度低，能很好的滲透乳細小裂縫；（2）具有很好的黏合能力，可與松散煤體很好的黏合；（3）凝固后具有很好的柔韌性；（4）可與水反應并封閉水流；（5）提高煤巖支撐力，機械阻力高。注漿采用雙液注漿系統，設備采用2臺ZBQS-8.4/12.5型氣動注漿泵，注漿管4根φ13mm的高壓膠管40m，封孔器規格2.0m，1把注射槍，馬麗散樹脂和馬麗散催化劑的體積比為1：1，重量比為1：1.17。

工藝流程：首先打眼鋪設注漿管和供風管—安裝封孔器—安裝注漿泵和高壓槍—吸管分別插入兩個藥桶內—注漿—達到設計壓力—沖洗機具—停泵—拆卸注射槍。

通過注漿解決了頂板破碎、松軟，施工時易漏冒的問題，提高了圍巖的穩定性和施工的安全性。

4.2.2 主動支護。錨桿、錨索主動支護，選用錨索規格為φ17.8mm×8000mm，可保證錨索在巖體中錨注長度不小于1m。同時采用成對打設的方式，兩根錨索繩共用一塊400mm長的12#工字鋼短節作為托盤，共用工字鋼短節托住十字頭穿桿。錨桿規格為φ20mm×2200mm的等強樹脂錨桿，間排距為800×800mm。錨桿、錨索的聯合主動支護使整個十字頭區域內巷道頂板成為一個整體，增強了巷道的支撐力和穩定性。

4.2.3 施工工藝

當擴修架設36U型鋼棚至十字頭位置時，提前1.2m變更支護為錨網索+12#工字鋼棚對子棚支護。施工采用放小炮松動掘進，提前聯系測量組給出十字頭上側三抬棚位置，施工單位嚴格按照該位置架設三抬棚。抬棚梁長4.4m，腿長3.5m。抬棚梁距巷道頂板空頂時預留200mm的空間，以備穿桿施工。施工過抬棚位置后，放炮時巷高要求比原巷道高出400mm空間（預留架設臨時棚和穿桿的位置），同時按照600mm（中-中）棚距進行錨網+架設工字鋼單棚支護，一棚一循環（必要時可縮小循環棚距），待施工至里側三抬棚位置時，與外側三抬棚同樣的方法進行施工。待兩側三抬棚均施工完畢后，及時在抬棚梁上預留的空間按照設計數量施工穿桿，此時工字鋼棚的棚腿影響其他巷道開口或者其他工作時可以拆除。整個施工過程均在有效可靠的支護下進行，無空頂現象，真正保證了施工的安全性。

4.2.4 注意事項

（1）施工期間，施工單位先檢查并加固施工地點前后10米范圍內的巷道支護，確認頂板膠結良好，錨桿打設錨注有效，現場確認安全后方可施工。（2）整個施工過程中，必須設專人看頂，發現不安隱患立即撤出所有工作人員并及時匯報，采取措施進行處理，處理好后方可繼續施工。（3）穿桿施工時，必須保證與工字鋼棚梁和三抬棚梁接緊、接實，不實處加木墊板或大頭楔楔實。（4）整個施工過程中，架棚必須迎山有力，嚴禁有推么、倒仰棚；出現空頂必須用坑木背嚴背實。（5）錨桿、錨索支護巷道抽查錨桿時，必須不低于設計錨固力，嚴禁超設計值做破壞性試驗。不合格的錨桿、錨索必須重新進行補打。（6）施工十字頭時，必須連續施工，當班若未完成必須在下一班連續施工，嚴禁停頓。

5 效果分析

針對該礦煤層實際情況，改變施工方案，臨時支護采用錨網+工字鋼單棚支護，永久支護采用頂板注膠+錨桿、錨索+穿桿+抬棚的支護方式。整個十字頭施工安全順利完工，且支護可靠，錨桿、錨索均達到了設計的錨固力，穿桿和抬棚的配合布置使十字頭整體上美觀、空間上開闊，斷面尺寸符合要求，通風效果良好，為工作面上巷的開口提供了很好的環境條件。另外在該十字頭中間位置安裝頂板離層儀，經過長期觀察，頂板在半年內下沉數據顯示不到3.9mm，抬棚梁腿和穿桿均無明顯變形。大大降低了修復率，提高了巷道的服務年限。

6 結束語

文章通過對某煤礦三軟煤層十字頭實際情況的分析，改變支護方案和施工工藝，加固了破碎頂板，加強了支護，安全順利的完成了施工，同時降低了十字頭的修復率，延長了服務年限，具有良好的安全效益和經濟效益，體現了該施工技術的安全性、先進性、優越性。

參考文獻

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作者簡介：荊剛（1986-），男，河南義馬，助理工程師，2009年畢業于中國礦業大學，現在永興工程有限責任公司生產技術部從事生產技術管理工作。