巷道掘進(jìn)過(guò)老巷超前小導(dǎo)管支護(hù)技術(shù)研究

摘 要：某礦MZ101工作面在過(guò)老巷段掘進(jìn)過(guò)程中，創(chuàng)新采用超前小導(dǎo)管加固頂板后，鋪設(shè)金屬網(wǎng)、支設(shè)金屬拱支架，降低了施工成本，加快了工程進(jìn)度，極大的增加了施工安全性，提高了安全支護(hù)效果。文章針對(duì)掘進(jìn)巷道過(guò)老巷段，采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，取得了很好的效果。

關(guān)鍵詞：老巷；超前小導(dǎo)管；安全支護(hù)

1 概況

某礦MZ101工作面位于姚四采區(qū)東翼，回采+320m運(yùn)輸大巷煤柱，沿主采的二煤煤層走向順煤層底板布置，不留底煤。工作面北鄰+320回風(fēng)巷及山韭溝新建礦（2006年已經(jīng)封填），距+320回風(fēng)巷煤柱寬度35m，山韭溝新建礦開采范圍不詳。南鄰18091、18092工作面（18091工作面1986年回采，18092工作面1990年回采），煤柱寬度距18091工作面1.4m，距18092工作面3m（凈煤柱）；西鄰姚四下山煤柱，距離姚四軌道下山20m；+320m運(yùn)輸大巷（沿二煤煤層頂板布置在煤層內(nèi)）從工作面中間穿過(guò)。該掘進(jìn)工作面以北存在較多小煤窯，私采亂挖情況嚴(yán)重，據(jù)了解姚四采區(qū)附近+320回風(fēng)巷巷底與小煤窯巷道連通，且小煤窯早已進(jìn)行封閉，無(wú)法掌握小煤窯實(shí)際采掘情況，需要在掘進(jìn)前采取物探、鉆探詳細(xì)排查小煤窯采掘情況。

MZ101工作面上巷掘進(jìn)期間經(jīng)過(guò)多處老巷，過(guò)老巷段頂板破碎，無(wú)法打設(shè)錨桿、錨索。如采用常規(guī)支護(hù)方式通過(guò)老巷段，很容易發(fā)生冒頂事故，存在極大安全隱患，相比較采用超前小導(dǎo)管先加固頂幫，主動(dòng)支護(hù)，鋪設(shè)金屬網(wǎng)、支設(shè)金屬拱支架，能在較短的時(shí)間內(nèi)刷大巷道斷面，施工過(guò)程中安全性較高，使運(yùn)輸，通風(fēng)能力得到較大的提高。

2 超前小導(dǎo)管支護(hù)施工方法

2.1 超前小導(dǎo)管特點(diǎn)

超前小導(dǎo)管工藝由鋼管和鋼拱架組成。超前小導(dǎo)管中的鋼管應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加工和開孔，鋼管采用直徑為30-50mm的無(wú)縫鋼管制成，長(zhǎng)度約為4-5m，將前端約100mm的部分壓成扁平狀或圓錐狀，以利于插入正前煤墻中，中間部分每隔200-300mm“品字形”鉆設(shè)直徑為6mm的溢漿孔；尾部0.6-1m范圍內(nèi)不開孔，作為不注漿的封閉段。超前小導(dǎo)管沿巷道拱部的斷面布置，間距為300-500mm；外插角度與巷道軸線呈15°-25°。鋼拱架利用36U型鋼制作，斷面形狀為微拱形，棚腿柱窩深度200mm，誤差不得超過(guò)±50mm；按照中腰線安裝兩側(cè)棚腿，用8#鐵絲綁扎在錨桿上；然后安裝棚梁，兩腿搭接內(nèi)弧長(zhǎng)度950mm，分別用3個(gè)卡具固定，螺母扭矩300N·m；36U型鋼微拱棚的連板分別安裝在棚正頂、兩側(cè)搭接處、兩側(cè)棚腿共安裝9道連板。由于過(guò)老巷段利用超前小導(dǎo)管和鋼拱架組合共同承受頂幫破碎圍巖壓力，因此兩排小導(dǎo)管沿走向應(yīng)有一定搭接長(zhǎng)度，小導(dǎo)管沿巷道走向搭接長(zhǎng)度通常不小于1m。

2.2 施工簡(jiǎn)介

接近老巷段時(shí)，首先緊貼掘進(jìn)窩頭架設(shè)36U型鋼微拱支架，然后沿巷道斷面從已架好的支架頂梁下方向前一架支架拱頂上方沿微拱斷面開始打直徑大于50mm的鉆孔，鉆孔深度與超前小導(dǎo)管長(zhǎng)度匹配。所有鉆孔施工完畢后，安設(shè)超前小導(dǎo)管，超前小導(dǎo)管要成排打入，不得露頂；在超前小導(dǎo)管內(nèi)安設(shè)注漿管路，并進(jìn)行封孔，確保封孔質(zhì)量達(dá)標(biāo)。確認(rèn)封孔完畢后，注入水泥漿液，待水泥漿液將破碎帶粘結(jié)穩(wěn)固后，可以開始掘進(jìn)、出煤矸。當(dāng)掘進(jìn)進(jìn)尺達(dá)到支架排距時(shí)，及時(shí)架設(shè)下一排36U型鋼微拱支架，當(dāng)掘進(jìn)進(jìn)尺達(dá)到超前小導(dǎo)管打入煤巖層深度的2/3時(shí)，應(yīng)及時(shí)打孔，安設(shè)第二排超前小導(dǎo)管，直至通過(guò)老巷段為止。

2.3 施工參數(shù)

在前一架支架上方0.5m處采用超前小導(dǎo)管沿巷道輪廓線由幫至頂均勻打入φ50mm，長(zhǎng)4m的小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，間距0.2m，小導(dǎo)管與拱頂?shù)膴A角為15°-25°，與巷幫向外偏水平角15°-25°，打入的鋼管終端深入超前穩(wěn)定煤巖層中，鋼管外端利用已架設(shè)的鋼棚提供支撐。將頂幫破碎圍巖利用超前小導(dǎo)管支撐在已架鋼棚與深部巖層之上，并在小導(dǎo)管內(nèi)部及破碎巖層段頂幫注水泥漿，以組合拱的形式共同承受其頂幫破碎圍巖壓力，提供足夠的支護(hù)抗力。

3 施工方案

3.1 技術(shù)要求

超前小導(dǎo)管及36U型鋼微拱支架設(shè)計(jì)及加工應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，小導(dǎo)管溢漿孔開設(shè)位置應(yīng)提前標(biāo)定，尾部應(yīng)留設(shè)足夠長(zhǎng)度封孔段；36U型鋼支架應(yīng)按照巷道設(shè)計(jì)斷面加工，微拱拱度應(yīng)以達(dá)到或接近巷道設(shè)計(jì)輪廓線為準(zhǔn)。

3.1.1 超前小導(dǎo)管安設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)。（1）超前導(dǎo)管規(guī)格：無(wú)縫鋼管，直徑50mm；長(zhǎng)4m。（2）沿巷道輪廓線環(huán)向布置間距300-500mm，沿巷道走向搭接長(zhǎng)度不小于1m。（3）小導(dǎo)管安設(shè)角度與巷道軸線呈15°-25°夾角，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。

3.1.2 施工程序

小導(dǎo)管及U型鋼支架制作→窩面架設(shè)鋼支架→按設(shè)計(jì)孔位鉆孔→安設(shè)小導(dǎo)管→小導(dǎo)管封孔→注漿→開挖掘進(jìn)→效果檢驗(yàn)-下→循環(huán)。

3.2 施工要求

3.2.1 開工前準(zhǔn)備。（1）結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)條件制定切實(shí)可行的施工方法和措施，并且由施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行貫徹，區(qū)隊(duì)要保留貫徹學(xué)習(xí)簽字記錄。（2）確定所注漿液用料的名稱、規(guī)格、材質(zhì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)根據(jù)探查老巷情況計(jì)算用料量和輔助用料量。（3）根據(jù)鉆孔尺寸、注漿量、實(shí)驗(yàn)效果、檢測(cè)的設(shè)備和儀表器材等確定注漿設(shè)備。

3.2.2 制作小導(dǎo)管。小導(dǎo)管前端壓成扁平狀，管壁上每隔100-200mm“品字形”鉆眼，眼孔直徑為6mm，尾部長(zhǎng)度不小于600mm作為不鉆孔的止?jié){段。

3.2.3 小導(dǎo)管安設(shè)。（1）根據(jù)巷道輪廓線，間隔300-500mm，使用煤電鉆或手持風(fēng)鉆施工鉆孔，孔深4m，孔徑50mm。（2）鉆孔施工完成后，利用風(fēng)管進(jìn)行吹掃，排出孔內(nèi)煤巖粉，將小導(dǎo)管按設(shè)計(jì)要求放入孔中，外露200mm支撐在窩頭后方的36U型鋼拱架上，與鋼拱架共同組成預(yù)支護(hù)體系。（3）鉆孔、安裝應(yīng)符合下列要求：小導(dǎo)管的安設(shè)應(yīng)采用鉆孔頂入法；鉆孔應(yīng)沿巷道走向方向施工；鉆孔直徑應(yīng)與注漿管徑匹配，以不大于50mm為宜；利用壓風(fēng)管路進(jìn)行吹掃清孔。

3.2.4 注漿。（1）利用注漿泵進(jìn)行注漿，注漿前一班應(yīng)先進(jìn)行噴射混凝土封閉窩頭，形成止?jié){盤。開始注漿前應(yīng)先沖洗注漿管內(nèi)雜物，單孔注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求值，停止注漿時(shí)間應(yīng)按照規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。停止時(shí)應(yīng)先停泵，后停止供漿液，注漿結(jié)束后每班要清洗管路。（2）施工中注漿工應(yīng)認(rèn)真填寫當(dāng)班記錄，及時(shí)匯報(bào)注漿情況，并注意觀察施工支護(hù)工作面的狀態(tài)，并作出分析，經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后根據(jù)注漿試驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整注漿參數(shù)。（3）效果檢驗(yàn)。效果檢驗(yàn)分注漿過(guò)程中、注漿結(jié)束后和工作面開挖過(guò)程中三個(gè)階段。階段一：注漿過(guò)程中檢查主要是檢查漿液凝膠時(shí)間。階段二：注漿結(jié)束后，檢查當(dāng)班記錄，根據(jù)規(guī)范規(guī)定判定注漿量是否達(dá)到注漿結(jié)束要求。階段三：工作面開挖過(guò)程中根據(jù)巷道輪廓線是否整齊，松散煤巖層是否固結(jié)，漿液滲透半徑等確定下一循環(huán)注漿參數(shù)。根據(jù)各階段檢查情況，評(píng)定注漿合格與否，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格時(shí)，應(yīng)立即返工。開挖時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不好，除在下一循環(huán)改進(jìn)外，應(yīng)采取打設(shè)抬棚支架等加強(qiáng)支護(hù)措施。

4 結(jié)束語(yǔ)

MZ101工作面上巷過(guò)老巷段采用超前小導(dǎo)管施工后，效果較好，但由于巷幫及頂板破碎，較多空隙，且頂板及巷幫破碎處多使用荊笆墊襯，防火要求較高，掘進(jìn)施工后仍需要進(jìn)行全斷面噴漿封閉，并定期注化肥進(jìn)行防火。經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐，過(guò)老巷段頂板及巷幫支護(hù)效果良好，未發(fā)生冒頂及火災(zāi)事故。超前小導(dǎo)管技術(shù)原本在隧道掘進(jìn)施工中使用較為廣泛，被創(chuàng)新引入巷道掘進(jìn)中，頂板支護(hù)不改變的情況下成功應(yīng)用，過(guò)老巷、斷層特殊構(gòu)造帶、軟弱、破碎地層中等特殊地段，安全、快速刷大了巷道斷面，提高了運(yùn)輸、通風(fēng)能力，具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]韓立兵.全煤錨網(wǎng)巷道掘進(jìn)超前支護(hù)技術(shù)研究[J].科技與企業(yè)，2014.

作者簡(jiǎn)介：趙陽(yáng)（1986-），2011年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)在義煤集團(tuán)永興工程有限責(zé)任公司安檢科工作，從事煤礦安全生產(chǎn)管理。