巷道掘進過老巷超前小導管支護技術研究

摘 要：某礦MZ101工作面在過老巷段掘進過程中，創新采用超前小導管加固頂板后，鋪設金屬網、支設金屬拱支架，降低了施工成本，加快了工程進度，極大的增加了施工安全性，提高了安全支護效果。文章針對掘進巷道過老巷段，采用超前小導管進行超前支護，取得了很好的效果。

關鍵詞：老巷；超前小導管；安全支護

1 概況

某礦MZ101工作面位于姚四采區東翼，回采+320m運輸大巷煤柱，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回風巷及山韭溝新建礦（2006年已經封填），距+320回風巷煤柱寬度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運輸大巷（沿二煤煤層頂板布置在煤層內）從工作面中間穿過。該掘進工作面以北存在較多小煤窯，私采亂挖情況嚴重，據了解姚四采區附近+320回風巷巷底與小煤窯巷道連通，且小煤窯早已進行封閉，無法掌握小煤窯實際采掘情況，需要在掘進前采取物探、鉆探詳細排查小煤窯采掘情況。

MZ101工作面上巷掘進期間經過多處老巷，過老巷段頂板破碎，無法打設錨桿、錨索。如采用常規支護方式通過老巷段，很容易發生冒頂事故，存在極大安全隱患，相比較采用超前小導管先加固頂幫，主動支護，鋪設金屬網、支設金屬拱支架，能在較短的時間內刷大巷道斷面，施工過程中安全性較高，使運輸，通風能力得到較大的提高。

2 超前小導管支護施工方法

2.1 超前小導管特點

超前小導管工藝由鋼管和鋼拱架組成。超前小導管中的鋼管應按照設計要求進行加工和開孔，鋼管采用直徑為30-50mm的無縫鋼管制成，長度約為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”鉆設直徑為6mm的溢漿孔；尾部0.6-1m范圍內不開孔，作為不注漿的封閉段。超前小導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±50mm；按照中腰線安裝兩側棚腿，用8#鐵絲綁扎在錨桿上；然后安裝棚梁，兩腿搭接內弧長度950mm，分別用3個卡具固定，螺母扭矩300N·m；36U型鋼微拱棚的連板分別安裝在棚正頂、兩側搭接處、兩側棚腿共安裝9道連板。由于過老巷段利用超前小導管和鋼拱架組合共同承受頂幫破碎圍巖壓力，因此兩排小導管沿走向應有一定搭接長度，小導管沿巷道走向搭接長度通常不小于1m。

2.2 施工簡介

接近老巷段時，首先緊貼掘進窩頭架設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管長度匹配。所有鉆孔施工完畢后，安設超前小導管，超前小導管要成排打入，不得露頂；在超前小導管內安設注漿管路，并進行封孔，確保封孔質量達標。確認封孔完畢后，注入水泥漿液，待水泥漿液將破碎帶粘結穩固后，可以開始掘進、出煤矸。當掘進進尺達到支架排距時，及時架設下一排36U型鋼微拱支架，當掘進進尺達到超前小導管打入煤巖層深度的2/3時，應及時打孔，安設第二排超前小導管，直至通過老巷段為止。

2.3 施工參數

在前一架支架上方0.5m處采用超前小導管沿巷道輪廓線由幫至頂均勻打入φ50mm，長4m的小導管進行超前支護，間距0.2m，小導管與拱頂的夾角為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定煤巖層中，鋼管外端利用已架設的鋼棚提供支撐。將頂幫破碎圍巖利用超前小導管支撐在已架鋼棚與深部巖層之上，并在小導管內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，提供足夠的支護抗力。

3 施工方案

3.1 技術要求

超前小導管及36U型鋼微拱支架設計及加工應符合有關規定，小導管溢漿孔開設位置應提前標定，尾部應留設足夠長度封孔段；36U型鋼支架應按照巷道設計斷面加工，微拱拱度應以達到或接近巷道設計輪廓線為準。

3.1.1 超前小導管安設標準及參數。（1）超前導管規格：無縫鋼管，直徑50mm；長4m。（2）沿巷道輪廓線環向布置間距300-500mm，沿巷道走向搭接長度不小于1m。（3）小導管安設角度與巷道軸線呈15°-25°夾角，可根據實際情況調整。

3.1.2 施工程序

小導管及U型鋼支架制作→窩面架設鋼支架→按設計孔位鉆孔→安設小導管→小導管封孔→注漿→開挖掘進→效果檢驗-下→循環。

3.2 施工要求

3.2.1 開工前準備。（1）結合施工現場條件制定切實可行的施工方法和措施，并且由施工單位技術負責人進行貫徹，區隊要保留貫徹學習簽字記錄。（2）確定所注漿液用料的名稱、規格、材質、技術標準，同時根據探查老巷情況計算用料量和輔助用料量。（3）根據鉆孔尺寸、注漿量、實驗效果、檢測的設備和儀表器材等確定注漿設備。

3.2.2 制作小導管。小導管前端壓成扁平狀，管壁上每隔100-200mm“品字形”鉆眼，眼孔直徑為6mm，尾部長度不小于600mm作為不鉆孔的止漿段。

3.2.3 小導管安設。（1）根據巷道輪廓線，間隔300-500mm，使用煤電鉆或手持風鉆施工鉆孔，孔深4m，孔徑50mm。（2）鉆孔施工完成后，利用風管進行吹掃，排出孔內煤巖粉，將小導管按設計要求放入孔中，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支護體系。（3）鉆孔、安裝應符合下列要求：小導管的安設應采用鉆孔頂入法；鉆孔應沿巷道走向方向施工；鉆孔直徑應與注漿管徑匹配，以不大于50mm為宜；利用壓風管路進行吹掃清孔。

3.2.4 注漿。（1）利用注漿泵進行注漿，注漿前一班應先進行噴射混凝土封閉窩頭，形成止漿盤。開始注漿前應先沖洗注漿管內雜物，單孔注漿壓力達到設計要求值，停止注漿時間應按照規范規定執行。停止時應先停泵，后停止供漿液，注漿結束后每班要清洗管路。（2）施工中注漿工應認真填寫當班記錄，及時匯報注漿情況，并注意觀察施工支護工作面的狀態，并作出分析，經技術負責人批準后根據注漿試驗結果及現場情況調整注漿參數。（3）效果檢驗。效果檢驗分注漿過程中、注漿結束后和工作面開挖過程中三個階段。階段一：注漿過程中檢查主要是檢查漿液凝膠時間。階段二：注漿結束后，檢查當班記錄，根據規范規定判定注漿量是否達到注漿結束要求。階段三：工作面開挖過程中根據巷道輪廓線是否整齊，松散煤巖層是否固結，漿液滲透半徑等確定下一循環注漿參數。根據各階段檢查情況，評定注漿合格與否，發現質量不合格時，應立即返工。開挖時發現質量不好，除在下一循環改進外，應采取打設抬棚支架等加強支護措施。

4 結束語

MZ101工作面上巷過老巷段采用超前小導管施工后，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，掘進施工后仍需要進行全斷面噴漿封閉，并定期注化肥進行防火。經過多次實踐，過老巷段頂板及巷幫支護效果良好，未發生冒頂及火災事故。超前小導管技術原本在隧道掘進施工中使用較為廣泛，被創新引入巷道掘進中，頂板支護不改變的情況下成功應用，過老巷、斷層特殊構造帶、軟弱、破碎地層中等特殊地段，安全、快速刷大了巷道斷面，提高了運輸、通風能力，具有一定的推廣價值。

參考文獻

[1]韓立兵.全煤錨網巷道掘進超前支護技術研究[J].科技與企業，2014.

作者簡介：趙陽（1986-），2011年畢業于中國礦業大學采礦工程專業，助理工程師，現在義煤集團永興工程有限責任公司安檢科工作，從事煤礦安全生產管理。