煤巷錨網(wǎng)支護(hù)過水力沖孔技術(shù)研究與應(yīng)用

胡志君

（鄭煤集團(tuán)大平煤礦，河南 登封 452473）

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煤巷錨網(wǎng)支護(hù)過水力沖孔技術(shù)研究與應(yīng)用

胡志君

（鄭煤集團(tuán)大平煤礦，河南 登封 452473）

摘要：隨著煤炭科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都由傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝一步步向快速、高效、自動(dòng)化、集約型方面發(fā)展，巷道支護(hù)也不例外，由傳統(tǒng)的木棚支護(hù)到礦工鋼支護(hù)，再到U型鋼支護(hù)，最終發(fā)展為錨網(wǎng)支護(hù)，都是一次次技術(shù)革新。

關(guān)鍵詞：水力沖孔；空洞；錨網(wǎng)

21采區(qū)是大平煤礦的主力生產(chǎn)采區(qū)，煤層埋藏較深，瓦斯壓力大、透氣性差，煤體松軟，并且煤層受區(qū)域構(gòu)造影響揉搓特別嚴(yán)重，滑面密度大，采用一般穿層鉆孔抽采煤層瓦斯消突效果不理想，瓦斯因素導(dǎo)致煤巷掘進(jìn)速度較慢，回采工作面接替緊張，為解決煤巷掘進(jìn)期間瓦斯管理，在21141底板抽放巷采用水力沖孔卸壓增透技術(shù)掩護(hù)21121下付巷掘進(jìn)方法，消除了煤層的突出危險(xiǎn)，巷道瓦斯抽采總量提高，掘進(jìn)過程中動(dòng)力現(xiàn)象消失，殘余瓦斯含量和壓力分別降至低于臨界值，為21121下付巷安全、快速掘進(jìn)提供了基礎(chǔ)保障。

一、傳統(tǒng)支護(hù)過水力沖孔空洞現(xiàn)狀

（一）水力沖孔技術(shù)歸納分析。

21141底板抽放巷共布置水力沖孔181組，通過對(duì)每組沖孔技術(shù)參數(shù)（包括鉆孔傾角、方位、深度、泄煤量）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，結(jié)合前期21081下付巷掘進(jìn)期間揭露水力沖孔空洞實(shí)際情況，總結(jié)出沖孔泄煤量小于10t對(duì)掘進(jìn)影響較小。借鑒21081掘進(jìn)揭露經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)181組沖孔數(shù)據(jù)，將泄煤量大于10t的鉆孔進(jìn)行詳細(xì)記錄、收集，繪制每組鉆孔的剖面圖，結(jié)合施工平面圖進(jìn)行分析，判斷出每一組沖孔空洞在待掘巷道前方的位置。

（二）巷道頂部揭露水力沖孔空洞。

21121下付巷自下1測(cè)點(diǎn)前1.8米處以方位218°、坡度9°開口施工，施工至下1測(cè)點(diǎn)前34米位置時(shí)，揭露補(bǔ)1#、補(bǔ)2#水力沖孔空洞.該空洞位于巷道頂部左側(cè)位置，剛開始揭露時(shí)，空洞形狀呈“圓筒狀”，高600mm、寬700mm、深1200mm，揭露后按照傳統(tǒng)施工方法進(jìn)行護(hù)頂，即采用鐵釬椽、板釬椽配合竹笆將空洞冒落處護(hù)住，然后采用π型鋼梁配合單體柱架棚，棚子架好后在兩棚支架之間打錨桿，自揭露水力沖孔空洞到開始打錨桿，中間時(shí)間間隔2小時(shí)35分鐘，期間水力沖孔空洞周圍煤體也在不斷冒落，至開始打錨桿時(shí)空洞形狀為高1300mm、寬1500mm，深1300mm。

（三）巷道兩幫揭露水力沖孔空洞。

21121下付巷按照方位218°、坡度10°施工至下2測(cè)點(diǎn)前30米處位置時(shí)，在巷道左幫距頂0.5米處揭露補(bǔ)11#水力沖孔空洞，巷道形狀為高800mm，寬800mm，深1000mm。采用竹笆、板釬椽等材料護(hù)幫后開始施工錨桿，按照措施要求在幫部施工4根2米長錨桿，由于空洞處煤體疏松，在施工錨桿期間，共計(jì)施工8根錨桿，其中僅有一根合格，施工進(jìn)度慢，錨桿護(hù)幫效果差，給巷道施工造成安全隱患。

二、錨網(wǎng)主動(dòng)支護(hù)過水力沖孔施工情況

對(duì)于21121下付巷實(shí)施錨網(wǎng)支護(hù)期間在兩幫揭露水力沖孔空洞，由于采用常規(guī)的錨固方法造成空洞周圍錨桿施工不合格，達(dá)不到預(yù)期效果。分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，主要是因?yàn)榻衣端_孔空洞后，如果不對(duì)水力沖孔空洞進(jìn)行有效控制，空洞體積會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，并且造成空洞周圍煤體疏松，松動(dòng)圈范圍擴(kuò)大。針對(duì)此現(xiàn)象，在21121下付巷揭露水力沖孔空洞處主要采取以下措施：1.揭露水力沖孔空洞后，若水力沖孔空洞深度超過0.5米時(shí)，及時(shí)采用編織袋裝煤將空洞填嚴(yán)背實(shí)，第一時(shí)間內(nèi)控制住煤體不再冒落，填嚴(yán)背實(shí)后立即施工6米長錨索并按照100kN的預(yù)緊力進(jìn)行預(yù)緊；2.若水力沖孔空洞深度小于0.5m時(shí)，用直徑75mm的風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)施工3.0m深鉆孔，將3.0m長的錨桿放入鉆孔，然后采用混凝土噴漿機(jī)往鉆孔內(nèi)噴漿進(jìn)行全長錨固。

采用以上兩種方法施工后，對(duì)水力沖孔空洞附近2.0米范圍內(nèi)的錨桿（索）進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，檢測(cè)結(jié)果全部合格。

三、水力沖孔空洞錨桿索施工技術(shù)探索與應(yīng)用

21121下付巷水力沖孔空洞附近煤體松軟，圍巖自身承載能力差，采用常規(guī)的錨桿施工技術(shù)不能有效控制圍巖變形，出現(xiàn)錨桿錨固效果差、錨固力達(dá)不到要求、鉆孔成孔質(zhì)量低、錨固劑無法送到孔底等現(xiàn)象，針對(duì)這些情況，通過跟班發(fā)現(xiàn)、摸索、研究并制定解決辦法。首先考慮到出現(xiàn)上述問題的主要原因：1.煤體疏松，鉆進(jìn)時(shí)鉆孔孔徑大，現(xiàn)場實(shí)測(cè)鉆孔直徑35mm，而錨桿桿體直徑20mm，錨固劑直徑23mm，致使錨固劑在孔內(nèi)固化疏松，不能有效與孔壁、桿體粘結(jié)，導(dǎo)致“三徑不匹配”；2.鉆孔孔口至以里500mm之間，煤體疏松度較高，錨固劑難以送至孔底；3.錨固劑攪拌不均勻（一支快速、一支中速)，前期攪拌錨固劑時(shí)，攪拌時(shí)間為10s，桿體攪拌至孔底后停止攪拌緊固螺母，錨固劑的攪拌、凝結(jié)時(shí)間均不符合要求。針對(duì)存在的問題制定的解決對(duì)策如下：1.鉆孔孔徑大，要求挑選操作水平較高的鉆手，打鉆時(shí)盡量保持鉆機(jī)呈一個(gè)角度，不得上下、左右擺動(dòng)；減少鉆機(jī)往復(fù)抽動(dòng)的次數(shù)。2.安裝錨固劑時(shí)，先采用32mm聚氯乙烯瓦斯抽放管下套管護(hù)孔，保證錨固劑能順利推到孔底。3.攪拌錨固劑時(shí)，錨固劑推入孔底后，繼續(xù)向里推將錨固劑頂破，錨桿距孔底300—500mm時(shí)開始攪拌，攪拌時(shí)間10—15s，桿體推到孔底后在全速攪拌5—10s停止攪拌，保持鉆機(jī)頂推力90—180s等待錨固劑凝結(jié)后方可緊固螺母。

四、支護(hù)效果

被動(dòng)支護(hù)過水力沖孔即巷道掘進(jìn)時(shí)，采用π型鋼配合單體柱架棚。戴梁時(shí)，使用鐵釬、板釬配合竹笆進(jìn)行超前挺頂，遇到水力沖孔空洞在巷道頂部，采用在永久棚梁上方打一排密度適中的小徑木、鋼管釬椽配合竹笆護(hù)頂向前掘進(jìn)，將空洞留在巷道頂部，隨著時(shí)間推移、巷道壓力的顯現(xiàn)，空洞周圍煤體將慢慢掉落，頂部離層將進(jìn)一步擴(kuò)大。架棚結(jié)束后，在棚與棚之間打錨桿索支護(hù)。通過數(shù)據(jù)分析表明，被動(dòng)支護(hù)頂板離層量較大，且離層量還有進(jìn)一步增長的趨勢(shì)，控制圍巖變形的效果不明顯。

通過主動(dòng)支護(hù)的效果發(fā)現(xiàn)，頂板離層的變化量很小，深基點(diǎn)離層量最大數(shù)值為42mm，離層量逐漸趨于穩(wěn)定。充分說明主動(dòng)支護(hù)確實(shí)對(duì)空洞周圍煤體起到了加固作用，有效制止了圍巖松動(dòng)圈的擴(kuò)大，控制了圍巖變形，增加了巷道支護(hù)強(qiáng)度，使主動(dòng)支護(hù)過水力沖孔空洞圍巖有效控制得到了證實(shí)。

五、結(jié)論

煤巷錨網(wǎng)主動(dòng)支護(hù)過水力沖孔空洞有效解決了頂板離層及頂幫煤體的進(jìn)一步松動(dòng)，空洞的體積沒有擴(kuò)大，空洞周圍煤體具有一定的自承能力，圍巖強(qiáng)度提高，主動(dòng)支護(hù)效果明顯，特別是遇到水力沖孔空洞后煤體及圍巖力學(xué)性質(zhì)分析研究及現(xiàn)場技術(shù)措施實(shí)施，為后期煤巷錨網(wǎng)支護(hù)發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，推廣煤巷錨網(wǎng)支護(hù)勢(shì)在必行。

中圖分類號(hào)：TD82-9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-864X（2016）01-0215-01