特殊地質條件巷道掘進工作面頂板控制技術

侯宇隆

太原煤炭氣化（集團）有限責任公司嘉樂泉煤礦 山西太原 030204

1 巷道支護影響要素與掘進技術分析

1.1 巷道支護影響要素

煤礦井下地質條件復雜多變，為礦井回采作業的有效開展造成了諸多困擾，對井下巷道的支護作業提出了更加嚴格的要求，保障可靠的支護為首要選擇。受長期地質構造運動的持續影響，煤礦井田范圍內的地下巖層多有不同程度的破壞，巖層碎裂與節理發育現象普遍，這就使得煤炭回采中往往會發生巖層壓力增大、裂紋增多等現象，導致巷道頂板壓力持續增加。此外，在地質條件的影響下，巷道圍巖強度往往會變小，特別是在地質構造帶附近進行巷道掘進時，圍巖強度更是十分有限，而當巷道周圍巖體中存在豐富的地下水資源時，圍巖還可能發生軟化現象，為巷道支護的有效開展造成極大麻煩。當巷道頂幫壓力增大時，其底板圍巖中很大概率出現應力集中現象，進而導致軟巖底板發生底鼓現象，從而使得軌道鋪設難度大增，給巷道最終支護的有效開展造成重大阻礙[1]。

根據頂底板巖性和松軟性，確定其支護方式的選擇，錨桿巷道要利用頂板離層指示儀和錨桿索測力計時時觀察頂板變化，架棚巷道要時時監測頂底板移近量確定頂板變化情況，根據頂板變化情況確定其相應的頂板加強支護措施。

1.2 掘進技術

（1）掘進工藝。井下巷道掘進工藝大體可劃分為綜掘和炮掘兩大類。在具體的掘進工藝選擇中，根據巷道巖性的不同選擇不同的巷道掘進工藝，煤巷適宜上綜掘的要優先考慮綜掘；巷道開口和巖巷且巷道拐彎時要優先考慮炮掘；（2）綜掘就是機械化程度比較高，工人勞動強度低，掘進的斷面規則，然后容易控制，炮掘用鉆爆法就是打眼放炮，工人需要親自打鉆眼，然后裝藥起爆，安全系數相對較低，工人勞動強度大，而且斷面不好控制，機械化程度比較低，受井下條件的約束也比較多，且對巷道圍巖的破壞程度較大。

2 頂板事故預防

（1）開工前必須掌握巷道所在地區的地質條件和水文地質勘測報告，針對施工過程中需要穿過的所有巖層巖性進行準確預測與分析。（2）以地質資料為依據，制定有效的施工方法與安全措施。（3）始終堅持一次性成巷基本原則，盡可能縮短圍巖直接暴露時間與實際面積大小。（4）做好敲幫問頂，在交接班和打眼放炮之前、之后都要通過敲幫問頂來排查各項隱患，確定并排除所有不利因素后才能正式開工。（5）對空頂距離進行嚴格控制，必須使用前探梁進行可靠的臨時支護，不得空頂作業[2]。（6）按照設計要求進行支護施工，使支護質量滿足實際要求。（7）在施工中應密切注意圍巖實際壓力及其發生的變化，切實強化頂板管理，避免頂板事故產生。（8）在長距離掘進過程中，應對工作面之后支護實際情況進行經常性檢查，做好日常維護。當發現變形情況較為嚴重，且支架出現折損時，需要及時制定維護措施對其進行加固修復。

3 頂板事故處理

3.1 局部冒頂處理

（1）先對冒落區支架進行加固。對于用棚子進行支護的，需要以圍巖壓力為依據對棚距進行加密，切實將棚子扶穩和扶正。在棚子間還應設置拉桿，確保支架可以形成穩定的聯合體。（2）及時進行封頂，對冒頂范圍不斷擴大進行控制，大多通過架設支架來處理。現場的施工人員應處于安全地點，清除處于冒落頂部的所有活石，并及時架設支架，將護頂的木垛排列好，將冒落的最高處，從而把頂托住[3]。如果冒頂高度在3m以內，但長度相對較大時，應按照從外到里的順序，在現有圓木的有效保護作用下，逐段實施支架與木垛的架設。（3）冒頂錨噴支護，先將頂幫部位的活石清除干凈，然后向冒頂區中持續噴射混凝土，將噴射厚度控制在30-50mm以內，先進行封頂，然后封兩側；待混凝土達到凝固后，將錨桿打入，同時進行掛網復噴，復噴厚度不可超過20mm。

3.2 大范圍冒頂處理

（1）要遵循由外向里，先上后下，先頂后幫，先支后拆，先近后遠的處理原則；先架設規格小于原巷道的若干支架，此時使巷道可以暫時恢復正常，然后將煤矸石清除干凈后，進行永久支架的架設。（2）采用一次成巷的方法進行修復[4]。當冒頂面積相對較大與修復不會對正常生產造成太大影響時可采用這一方法。

4 應對嚴重破碎礦體的技術措施

在嚴重破碎礦體掘進巷道，要短掘短進，采用前探梁支護的辦法管理不穩定頂板，頂板巖性突變地段，要及時增加錨桿索數量，縮小間排距，并采用鋼筋壓金屬網、及時噴漿的辦法加強支護突變帶頂板，錨桿索數量。間排距、角度、扭矩、拉拔力要定期檢查，保證符合支護設計要求；如發現錨桿索錨固部到穩定巖層中的現象，要及時改變支護方式，架棚或砌碹、混合支護等被動支護方式進行支護[5]。

5 結語

巷道掘進作為井下生產作業得以順利開展的必要前提，掘進中巷道支護的有效性，是保障巷道掘進作業安全的關鍵所在。特別是在特殊地質條件下，巷道圍巖不穩定性強，只有開展針對性研究，在基于生產實踐的基礎上，確定相應的防治措施，才能自根本上實現對生產安全的有效保障，為礦井生產的持續進行奠定基礎。