回采巷道底鼓綜合治理措施研究

白海風(fēng)

（大同煤礦集團虎龍溝煤礦，山西 朔州 036000）

1 概述

大同煤礦集團虎龍溝煤礦51505巷位于井田一盤區(qū)北翼，擔負著81505工作面回采期間回風(fēng)任務(wù)。巷道北部、東部為實煤區(qū)，南部為東盤區(qū)軌道巷、皮帶巷、回風(fēng)巷，西部為81503工作面采空區(qū)。

51505巷設(shè)計長度為1505m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.0×3.5m。施工巷道從東盤區(qū)皮帶巷開口沿5#煤層底板掘進施工，煤層平均厚度為12m，巷道預(yù)留頂煤厚度為8.5m。煤層直接頂為高嶺質(zhì)泥巖，平均厚度為2.7m；基本頂為粗砂巖，平均厚度為7.0m；直接底為炭質(zhì)泥巖，平均厚度為1.5m；基本底為高嶺巖，平均厚度為7.4m。

根據(jù)虎龍溝礦地測科提供資料顯示，51505巷掘進至740m處揭露一條正斷層F4，斷層落差為為1.8m，傾角為52°；受構(gòu)造應(yīng)力、鄰近采空區(qū)壓力以及回采壓力影響，81505工作面回采至720m處51505巷底板出現(xiàn)局部底鼓現(xiàn)象，且隨著工作面推進底鼓量逐漸增大；當工作面回采至733m時51505巷735～780m處出現(xiàn)大面積底鼓現(xiàn)象，最大底鼓量達0.52m。在巷道底鼓區(qū)域內(nèi)工作面回采速度大大降低，平均回采速度僅為3.5m/d，同時受底鼓影響端頭支架在過底鼓段初撐力僅為47.8%，工作阻力為 52.4%，大大降低了端頭支架支護效果，而且出現(xiàn)兩次支架倒架、陷架現(xiàn)象，造成經(jīng)濟損失達37萬元。

2 51505巷底鼓綜合治理措施

為了提高81505工作面回采效率，保證回采安全，通過研究，決定對51505巷底鼓段采取“起底+施工復(fù)合底板+架設(shè)雙L型工字鋼棚”等綜合治理措施。

2.1 起底

（1）51505巷底鼓地段采用松動爆破法進行起底施工，起底長度為45m（735～780m）。首先采用Y28型鉆機在底鼓地段施工爆破鉆孔，鉆孔深度為1.2m，鉆孔與底板呈75°夾角布置，每排施工四個爆破鉆孔，鉆孔間距為1.0m，排距為2.0m。

（2）每個炮孔使用一支礦用乳化炸藥（300g）及一支雷管，水炮泥封孔長度不得低于0.5m，每次允許爆破炮眼數(shù)量為4個。

（3）松動爆破施工結(jié)束后，人工及時清理起底處浮煤，并采用風(fēng)鎬進行整平，保證巷道起底后規(guī)格為寬×深=4.0×1.0m。

2.2 施工復(fù)合底板

（1）首先在起底處施工若干排固定錨桿，錨桿直徑為22mm，長度為2.0m，錨桿錨固長度為1.2m，外露長度為0.8m。每排施工3根錨桿，錨桿排間距為3.0×1.5m。

（2）為了提高固定錨桿連接效果，錨桿施工完后在每一根錨桿外露端頭處安裝一根長度為為0.6m槽鋼，同一排槽鋼安裝成“十”型布置，如圖1所示。

（3）槽鋼安裝后對起底處進行混凝土澆筑，混凝土采用的水泥、砂子、石子配比為1∶2∶2。在澆筑期間每立方混凝土添加500g速凝劑，混凝土澆筑厚度為0.8m，澆筑后必須保證混凝土強度不得低于C30。

2.3 架設(shè)雙“L”型鋼棚

（1）“L”型鋼棚主要由棚腿、頂梁、底梁以及底座組成。棚腿長度為3.5m，頂梁長度為1.5m，棚腿及頂梁分別焊制兩個直徑為30mm圓孔，間距為1.0m，底梁長度為4.0m；棚腿底座由一塊規(guī)格為長×寬×厚=0.3×0.3×0.05m鋼板制成。

（2）為確保雙“L”型鋼棚架設(shè)對稱，鋼棚架設(shè)前必須由地測科給出每一組“L”鋼棚架設(shè)中線，并采用油漆標定。

（3）首先采用地錨桿將鋼棚底座固定在復(fù)合底板上，然后采用四根連接螺母將棚腿與底座固定，螺母預(yù)緊力不得低于200N·m。棚腿與底座固定后在巷幫上施工兩根長度為1.0m錨桿將棚腿與巷幫固定。同一組鋼棚棚腿應(yīng)同時施工，兩組棚腿中線誤差不得大于50mm。

（5）“L”鋼棚棚腿架設(shè)完成后，采用卡纜將頂梁與棚腿連接固定，并對每一根頂梁施工兩根錨桿與頂板固定，如圖1所示。

（6）雙“L”型鋼棚排距為1.0m，待底鼓段所有鋼棚架設(shè)完成后，在底板處鋪設(shè)底梁，并將其與同一組鋼棚棚腿進行連接。所有底梁鋪設(shè)完成后，繼續(xù)對地面進行澆筑，澆筑厚度為0.2m，澆筑后確保澆筑面與原巷道底板位于同一水平面上。

圖1 51505巷底鼓段綜合治理技術(shù)措施斷面示意圖

3 效果

（1）51505巷底鼓段施工復(fù)合底板后，不僅提高了巷道底板承載能力，而且復(fù)合底板與基本底通過澆筑固定形成一個整體，共同承擔應(yīng)力作用，有效防止了底板鼓起現(xiàn)象。通過觀察發(fā)現(xiàn)，施工復(fù)合底板后底板最大鼓起量僅為0.12m，平均底鼓量為0.07m。

（2）對底鼓段巷道兩幫架設(shè)雙“L”型鋼棚后，減小了頂板及巷幫煤柱支撐作用，提高了底板及巷幫穩(wěn)定性。架設(shè)鋼棚后在頂板及巷幫每隔5m安裝一組煤柱移動監(jiān)測裝置，通過數(shù)據(jù)記錄分析發(fā)現(xiàn)，在斷層F4前后5m應(yīng)力區(qū)范圍內(nèi)，頂板最大下沉量為0.11m，巷幫最大移近量為0.17m；在應(yīng)力區(qū)之外頂板平均下沉量僅為0.05m，巷幫平均移近量為0.09m；架設(shè)鋼棚后未發(fā)現(xiàn)頂板破碎、巷幫片幫現(xiàn)象。

（3）對51505巷底鼓段采取綜合治理措施后，提高了巷道成形率，確保了巷道頂板平整性，大大提高了端頭支架支護效果，支架初撐力及工作阻力提高至84%以上，未出現(xiàn)支架倒架現(xiàn)象，保證了工作面安全回采，同時提高了工作面回采效率，在過底鼓段平均回采速度達6.5m/d。