回風順槽特殊地質段加固治理技術及實施效果分析

車李青，趙 飛，韓蕾蕾，劉 鵬，李 超，韋凡凡

（山西煤炭運銷集團首陽煤業有限公司，山西 高平 048402）

0 引 言

日常生產發現15103工作面回風順槽630m～700m段頂、幫壓力顯現明顯，特別是非回采側煤柱幫部錨桿受壓變形嚴重，局部存在錨桿失效等情況。根據目前超前支護段的頂板壓力分布可知，當工作面推進至700m位置時，將受現15103回風順槽低洼處積水及臨近15101老空水影響，易造成巷道形變增大，煤柱厚度減小、酥幫、垮塌等諸多不利于回采巷道圍巖控制的因素，也會給回采工作面超前頂板支護管理帶來困難。為保證施工安全與標準化管理，急需對15103工作面回風順槽630m～700m段頂板及非回采側煤柱幫采取有效的加強支護技術，并特制定相關安全技術措施。

1 工程背景

首陽煤業15103工作面位于一采區西部，工作面標高906～934m，地面標高1053～1218m，西鄰即將接近末采的15102工作面，東部為已回采結束的15101工作面。該工作面采用一次采全高開采工藝回采15#煤層，作面最小采高不低于3.0m，最大采高不超過5m，循環進度為0.8m。15#煤層厚度4.2～4.8m，平均4.5m；傾角2～6°。

圖1 15103工作面平面布置圖

15103回風順槽630m至機尾范圍內第一組超前支架和第二組超前之間有一條橫穿順槽的裂隙和臨近采空積水的疏放孔（原裂隙在掘進期間有水流出，現已無水，說明部分頂板裂隙水通過該裂隙對15101老空水進行了補充）。該范圍幫柱巷道幫部壓力顯現明顯，尤其是非回采側煤柱幫，其中700m處所安裝錨桿應力計的讀數為10MPa，進一步反應了巷道幫部壓力明顯。在超前架前方所打設的貼幫圓松木柱，2根由于幫部壓力產生形變致使其傾倒。機尾至超前架段非回采側煤柱幫部網片破損嚴重，煤幫裸露，片幫嚴重；頂部錨桿有形變，頂板壓力顯現，其中630m處變形較嚴重，且在該區域頂板存在“掛汗”情況。在630m～690m段非回采煤柱幫部共打設6個放水孔，前4個放水孔滿孔出水，且有壓力，后2個放水孔半孔出水，初步分析放水孔堵塞，非回采側煤柱幫有三處流水現象，已對煤壁的整體穩定性造成一定破壞。機尾打設的密集切頂柱、護頂柱起不到切頂和支護作用，由于底板浮煤太厚，單體柱鉆入底板大大超過了相關標準，致使其支撐力不達標。

表1 15#煤層頂底板情況

2 加固治理技術方案

2.1 頂板加強支護方案

研究決定在15103回風順槽630～700m范圍非回采側距離煤柱幫500mm處的頂板位置打設錨索進行補強支護，補強錨索為Ф17.8mm×6.3m的7股鋼絞線，外露長度150～250mm，排距1200m，垂直頂板巖面。每根錨索使用一支K2335和兩支Z2360樹脂錨固劑[1]。錨索托盤為長×寬×厚=300×300×16mm的拱形鋼托板，錨索錨固力為150kN。

同時在15103回風順槽630～700m范圍的非回采側距煤柱幫200mm處打設一排貼幫松木圓柱進行補強支護，貼幫柱排距為1200m，規格φ200×3500mm的松木圓柱。

2.2 非回采煤柱幫加強支護方案

在貼幫柱外側掛設長×寬=2200mm×1300mm的Ф6mm鋼筋網片，相鄰網片之間的搭接長度不小于100mm。然后在兩根貼幫柱之間（網片搭接處）打設一排錨桿（φ20×2400mm），每排3根，間排距1200×1200mm，距頂板500mm，距底板600mm，最后對該段落噴漿進行封閉，噴漿厚度500mm，同時在距底板1.5m位置留設放水孔進行放水[2]。

2.3 處理水方案

在工作面推過15103回風順槽630～700m范圍的積水區時，為防止臨近15101工作面采空區內積水線漫過回風順槽制高點，決定在15103回風順槽630米往外巷道上坡段打設一臨時水倉，將積水區的水引至該水倉進行集中排放。

水倉打設在巷道回采側煤壁內，施工方式為炮掘。水倉長×寬×深=4000mm×2000mm×1500mm，用C20混凝土進行澆筑，澆筑厚度100mm。

3 現場施工安全技術措施

3.1 臨時水倉開口安全技術措施

開口前，檢查開口點附近左右10m范圍的巷道支護情況，確認安全后方可施工作業，并用皮帶保護好機電設備、各種管線。掘進期間敲幫問頂，用長柄工具將離層活矸處理干凈[3]，且必須有跟班領導在現場指揮，否則不得施工。

3.2 掘進工作面預防冒頂片幫安全技術措施

結合現場施工經驗可知，冒頂片幫預兆為頂板內有聲響，掉渣，片幫煤增多，頂板裂縫增多或出現離層，漏頂，有淋水[4]、[5]。

掘進工作面預防冒頂、片幫的采取的安全技術措施為：施工前由班組長和安全員先檢查掘進頭的頂、幫情況，確認安全后方可施工。施工過程中嚴格執行“敲幫問頂”和觀測圍巖，及時處理幫、頂活煤（矸），專人監護迎頭及兩幫情況，防止片幫。永久支護前須打好臨時支護，頂幫遇有大塊軟煤（巖）或大面積離層時，應先設臨時支護，并有專人指揮，施工人員聽從命令，相互配合。

3.3 木點柱打設安全技術措施

木點柱為無腐蝕、無斷裂痕跡、無蟲蛀、直徑不小于200mm、長3500mm的松木。點柱架設在距離巷道非回采側200mm，間距1200mm，設置一排，垂直頂板巖面。點柱必須帶柱帽，柱帽為木板，木板規格為：長500mm×寬300mm×厚150mm，柱帽必須接實頂。點柱底部挖設300mm的柱窩，柱腿必須接實底板，嚴禁支設在松軟煤層上，如遇底板松軟，支柱必須穿木鞋，木鞋規格為：長500mm×寬300mm×厚100mm，鉆底量小于100mm。用12#鐵絲捆綁點柱柱頭，捆綁柱頭與頂部鋼筋網片相連，連成一體，防止點柱歪倒。點柱架設前，要觀察頂幫情況，及時清除懸矸危巖和松動的煤幫。架設點柱時，4人配合作業，2人在上面扶且安裝木柱帽，2人標齊，點柱扶起后用木楔子在點柱頂部剎緊，保證接頂嚴實，最后用12#鐵絲捆綁柱頭與頂部鋼筋網片相連。架設點柱時，所有支柱必須成一排，支護必須垂直頂板[6]。

4 結 語

15103回風順槽630～700m范圍采取上述補打頂板錨索、煤柱幫錨桿、架設松木點柱、掛金屬網和噴射混凝土封閉措施后，工作面回采推過該范圍過程中，巷道圍巖沒有出現掛水現象，混凝土噴層干燥且沒有開裂，松木點柱沒有發生偏斜失效現象，巷道整體礦壓顯現穩定可控，安全順利通過該特殊地段，說明前文采取的加固治理方案科學有效，可為其他類似工程難題提供借鑒。