掘進(jìn)工作面管棚支護(hù)過冒落區(qū)探究與實(shí)踐

李允生

（臨礦集團(tuán)武所屯煤礦，山東 滕州 277500）

山東省武所屯煤礦主要可采煤層為12下煤層、14煤層、16煤層、17煤層，現(xiàn)主采下組煤16煤層。下組煤北翼延深采區(qū)于上世紀(jì)九十年代開始開拓布置，北翼集中膠帶巷、北翼軌道巷均施工600m左右而停止施工。臨礦集團(tuán)自2012年托管武所屯煤礦起，逐步恢復(fù)了下組煤北翼延深開拓巷道的繼續(xù)施工與修復(fù)。

1 概況

北翼集中膠帶巷原設(shè)計(jì)凈寬3.2m,凈高2.7m，錨網(wǎng)噴支護(hù)，沿17煤頂板掘進(jìn)?；謴?fù)施工后，為滿足集約化生產(chǎn)及安裝運(yùn)煤、運(yùn)矸兩部膠帶需要，將巷道擴(kuò)修至凈寬4.2m。北翼集中膠帶巷自上而下擴(kuò)修至340m處揭露一陷落柱冒落區(qū)。冒落區(qū)外部3m，冒落矸石堆積至原巷道頂板以下約0.5m，冒落體巖石為灰?guī)r、砂巖、泥巖等交錯(cuò)，巖石破碎，膠結(jié)性差，冒落高度約2.8m，冒落寬度下部約3.4m,上部約1.2m，頂板露出巖性為砂巖；冒落區(qū)3m以里，冒落矸石將原巷道填實(shí)，估計(jì)冒落高度2m左右。

2 過陷落柱冒落區(qū)施工方法

2.1 冒落區(qū)外部3m及相連接5m段施工方法

冒落區(qū)外部3m，冒落高度約2.8m，呈圓錐形，已露出頂板砂巖，頂板基本穩(wěn)定，幫部巖石較破碎；冒落區(qū)相連接5m段受冒落區(qū)影響較小，頂幫基本完好。

冒落區(qū)外部3m及相連接5m段，先采用錨網(wǎng)（索）噴聯(lián)合支護(hù)，再進(jìn)行架棚支護(hù)。錨網(wǎng)（索）噴聯(lián)合支護(hù)錨桿選用Φ18×2200mm的等強(qiáng)螺紋錨桿；錨索使用Φ15.24×5300mm的鳥巢錨索；選用MSCK2550樹脂錨固劑；選用Φ4.5×1000×2000mm金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)網(wǎng)孔規(guī)格80×80mm；噴漿砼標(biāo)號(hào)為C20。架棚支護(hù)鋼棚選用11#礦用工字鋼，棚頂、棚幫鋼背板使用18kg/m輕軌加工制作。

冒落區(qū)外部3m及相連接5m段，自外向里施工，先錨網(wǎng)支護(hù)，夠一個(gè)錨索排距，即緊跟錨索施工，錨桿間排距為800mm×800mm，錨索間排距為1200mm×1200mm，錨網(wǎng)索支護(hù)完成2m噴漿一次，噴漿厚度100mm。

冒落區(qū)外部3m及相連接5m段錨網(wǎng)（索）噴聯(lián)合支護(hù)完成后，對(duì)冒落區(qū)相連接5m段架設(shè)鋼棚，棚間距800mm，使用鋼背板背幫背頂，鋼背板長度1200mm,間距1000mm。冒落區(qū)里段施工時(shí)，利用冒落區(qū)外部3m冒高區(qū)的空間安裝鉆機(jī)，鉆孔施工完成后，再對(duì)冒落區(qū)外部3m架棚支護(hù)。

2.2 冒落區(qū)里段支護(hù)方式選擇

根據(jù)對(duì)冒落區(qū)現(xiàn)場勘察分析，如采用傳統(tǒng)的錨網(wǎng)或架棚支護(hù)方式施工通過冒落區(qū)，將存在以下問題：

采用單一架棚支護(hù)，頂板破碎矸石易冒落，不利于安全管理，不一定能安全通過冒落區(qū)；采用單一錨網(wǎng)支護(hù)，需將冒落矸石出凈，出矸量大，在支護(hù)時(shí)易造成二次頂板冒落，危險(xiǎn)性大。

經(jīng)研究，決定采用管棚支護(hù)方式施工通過冒落區(qū)，先在冒落區(qū)頂板施工鉆孔、安裝鋼管，鋼管將冒落區(qū)矸石棚住，在鋼管掩護(hù)下架設(shè)鋼棚通過冒落區(qū)。

2.3 管棚支護(hù)過冒落區(qū)里段施工方法

冒落區(qū)3m以里，冒落矸石將原巷道填實(shí)，采用管棚支護(hù)方式通過，冒落區(qū)外部3m段已錨網(wǎng)（索）噴聯(lián)合支護(hù)，在此處安設(shè)鉆機(jī)，在原巷道頂板位置順巷道方向，施工Φ75mm鉆孔，安裝Φ50mm鋼管，鋼管將冒落區(qū)矸石棚住，對(duì)頂板臨時(shí)支護(hù)后，在鋼管掩護(hù)下架設(shè)鋼棚通過冒落區(qū)。

（1）鉆孔施工、鋼管安裝：鉆機(jī)安裝在冒落區(qū)外部3m已錨網(wǎng)（索）噴聯(lián)合支護(hù)的巷道內(nèi)，選用ZLJ-350型礦用鉆機(jī)，鉆頭Φ75mm，鉆桿規(guī)格Φ42×1000mm，鉆孔深度18m。為防止相鄰鉆孔施工時(shí)穿透，鉆孔分上下兩排交錯(cuò)、水平布置，上下排距100mm、左右間距400mm。鉆孔施工完成后，將Φ50mm鋼管楔入鉆孔內(nèi)，鋼管接頭方式為焊接，相鄰鉆孔內(nèi)的鋼管接頭錯(cuò)開布置，鋼管外露鉆孔長度為1m。

（2）冒落區(qū)外部3m架棚支護(hù)：鉆孔施工及鋼管安裝完成后，拆除鉆機(jī)，對(duì)冒落區(qū)外部3m進(jìn)行架棚支護(hù)，棚間距500mm，使用鋼背板背幫背頂，鋼背板長度1200mm,間距1000mm。棚頂鋪設(shè)金屬網(wǎng)，棚頂冒高區(qū)使用方木接頂，方木規(guī)格為150×150×1200mm，方木成井字形搭設(shè)。

（3）冒落區(qū)里段掘進(jìn)：迎頭掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0m左右，一掘一支護(hù)。迎頭左幫1m為擴(kuò)修實(shí)體矸石，采用鉆爆法施工，放小炮，風(fēng)鎬刷大；迎頭右?guī)?.2m為冒落的破碎矸石，大塊使用風(fēng)鎬破碎，使用PB-60耙裝機(jī)出矸。

（4）冒落區(qū)里段錨網(wǎng)支護(hù)：迎頭掘出后，巷道頂部鋪設(shè)網(wǎng)孔規(guī)格為80×80mm金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)綁扎在巷道頂板下排鋼管上，并與后面金屬網(wǎng)搭接一個(gè)網(wǎng)孔，對(duì)頂板形成鋼管加金屬網(wǎng)的臨時(shí)支護(hù)，防止破碎矸石從頂板冒落。巷道兩幫采用錨網(wǎng)支護(hù)，使用Φ18mm×2200mm等強(qiáng)螺紋錨桿，間排距為800×800mm。

（5）冒落區(qū)里段架棚、噴漿支護(hù)：迎頭錨網(wǎng)支護(hù)完成后，對(duì)巷道進(jìn)行架棚支護(hù)。鋼棚使用11#礦用工字鋼加工制作，棚間距500mm，棚腿使用Ф18×2200mm錨桿固定在巷道幫上（每條棚腿至少2處加固點(diǎn)），使用鋼背板背幫背頂，鋼背板長度1200mm,間距1000mm，鋼背板焊接在棚頭和棚腿上，使棚與棚之間形成一個(gè)整體。架棚支護(hù)完成后進(jìn)行噴射砼支護(hù)，噴射砼厚度100mm，噴射砼標(biāo)號(hào)為C20。

按照上述方法冒落區(qū)里段共架設(shè)鋼棚36架，有效地控制了頂板，安全順利地通過了冒落區(qū)。

圖1 管棚支護(hù)過陷落柱冒落區(qū)示意圖（單位：mm）

3 結(jié)語

（1）如果采用傳統(tǒng)的架棚支護(hù)方式過冒落區(qū)，需將冒落區(qū)矸石出凈，對(duì)冒落區(qū)先進(jìn)行一次錨網(wǎng)支護(hù)，超高區(qū)需進(jìn)行充填，且易造成施工期間冒落區(qū)頂板二次冒落。傳統(tǒng)的架棚支護(hù)過冒落區(qū)，增加矸石運(yùn)輸和巷道支護(hù)成本，不利于頂板支護(hù)和安全管理。

（2）采用管棚支護(hù)施工方法過冒落區(qū)，在冒落區(qū)頂板施工鉆孔、安裝鋼管，利用鋼管將冒落區(qū)矸石棚住，在鋼管臨時(shí)支護(hù)掩護(hù)下架設(shè)鋼棚通過冒落區(qū)。減少了矸石運(yùn)輸和巷道支護(hù)成本，有利于頂板的控制和施工的安全管理，保證了冒落區(qū)安全快速地施工通過。