煤巷錨網索支護斷面欠佳原因分析與對策

萬林水

（豐城曲江煤炭開發有限責任公司，江西 豐城 331136）

1 礦井概況

豐城曲江煤炭開發有限責任公司（以下簡稱曲江礦井）位于豐城礦區東南部，設計生產能力0.9 Mt/a，2020年核定生產能力為0.6 Mt/a。采用立井開拓方式，單水平上下山開采。生產水平標高為-850 m，回風水平標高為-850 m。兩翼對角通風方式。

曲江井田為一北東東向寬緩向斜構造，礦井目前開采向斜北翼，為一簡單的單斜構造。

礦區含煤地層為二疊系上統樂平組，開采老山下亞段B4煤層。在曲江向斜北翼主要可采區內，B4煤層厚度2.00～3.50 m，平均2.67 m，屬穩定型煤層。B4煤層頂板主要為細粉砂巖，局部為粗粉砂巖、含炭泥巖，偶為中砂巖；底板巖性為粘土巖或粘土質、砂質泥巖。

曲江礦屬于煤與瓦斯突出礦井，煤層頂板有強沖擊傾向性，B4煤層無沖擊傾向性。煤層原始瓦斯含量8.31～18.53 m3/t，煤層原始瓦斯壓力為6.0～9.2 MPa。

2 煤巷掘進支護技術

2.1 巷道支護方式

曲江礦井煤巷斷面呈梯形，上寬3.8 m，下寬4.2 m，高2.8 m，凈斷面積為11.2 m2。東三采區的712（b）切眼，煤層厚度2.6～2.9 m、傾角14.5°，巷道長度143.5 m。采用錨網梁與錨索聯合支護，頂板支護方式：錨桿+鋼筋梁+金屬網+錨索；幫壁支護方式：錨桿+鋼筋梁+金屬網。過斷層或頂板破碎時須增架U型鋼棚。支護方式的平面見圖1。

圖1 煤巷錨網梁與錨索聯合支護方式的剖面

2.2 支護材料

支護材質情況如下：

（1）錨桿：新型右旋T型全程外螺紋錨桿，桿體直徑為Ф20，長度為2.4 m。

（2）鋼筋梁：使用質量合格的A3圓鋼，主筋直徑不小于10 mm，配筋直徑不小于8 mm，主筋間距不大于80 mm，配筋間距不大于300 mm。

（3）托板：頂錨桿和幫錨桿必須采用金屬拱形托板，托板厚度12 mm，托板正方形四邊長不小于150 mm，托盤承載力均不小于150 kN。

（4）金屬網：12#鐵絲機編菱形網，規格（長×寬）為3.6 m×1.6 m，網目不大于40 mm。

（5）錨索：1860級鋼絞線，Ф17.8，長度為7.3 m。錨索專用鎖具型號為KM-18-1860。匹配18#槽鋼，長1.8 m，眼距0.7 m。

（6）螺母：使用專用扭矩螺母配在錨桿外端，頂、幫錨桿的螺母破斷扭矩均為300 N·m。

（7）錨固劑：型號為K2360型樹脂錨固劑，Φ23，長度600 mm。

2.3 成巷標準與驗收要求

曲江礦井煤巷錨網梁與錨索聯合支護質量驗收標準見表1。

表1 煤巷錨網梁與錨索聯合支護質量驗收標準

3 巷道斷面成形欠佳原因分析

煤巷采用爆破掘進、人工支護工藝。712（b）切眼工作面，處在斷層落差7 m的裂隙區段附近，頂板較碎，煤壁較松，圍巖礦壓大。在支護的過程中，其斷面輪廓的成形與整形時，常難達到設計要求，欠佳的原因經綜合查找，主要有：構造裂隙、深井地壓、穿層預抽煤層瓦斯鉆孔、淺排瓦斯鉆孔、爆破落煤、操作技能等方面的影響。現分析如下：

3.1 構造裂隙影響

712（b）切眼沿斷層旁10 m處掘巷，受斷層影響煤層內生節理發育較破碎，局部滑面發育，直接頂為粉砂巖，性脆易垮。當開門掘進至43 m，煤層頂板呈破碎狀態，至48 m處時，巷道中央呈現一條且隨掘進方向而延伸的平移裂隙。在掘到100 m處時，又遇到了一條橫切切眼，落差為1.8 m的正斷層。斷層破壞了煤層的連續性，使附近煤巖層破碎，且周邊裂隙對掘巷影響較大。

3.2 深井地壓影響

712（b）切眼井下標高-798.1～-834.0 m，埋深近900 m，受右側10 m處的斷層裂隙發育和其底板對應的底板抽放巷掘進與斜傾圍巖的滑移性，在地壓大和采掘活動的相互影響下，致使煤體呈塑性變形，巷道易斷面收縮、頂板下沉、底板凸鼓、兩壁片幫，支護破壞明顯，巷道維護困難。

3.3 底抽巷穿層預抽煤層瓦斯鉆孔的影響

曲江礦井工作面運輸順槽、切眼采取底板巖巷布置穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區域防突措施，底抽巷在煤巷正下方布置，距B4煤層10～15 m。按設計要求，提前3～6個月的時間，在底抽巷每隔3 m施工1個鉆場，每個鉆場向上扇形布置14個鉆孔，鉆孔終孔間距3 m。穿層鉆孔較密造成煤層千瘡百孔，在掘進巷道時，易導致頂巖和煤壁松散片幫。

3.4 淺排瓦斯鉆孔的影響

區域防突措施經效果檢驗有效后，為了加強防突效果，采掘工作面仍然采取工作面局部防突措施，即在煤巷迎頭施工密集鉆孔排放瓦斯。鉆孔孔徑Ф75 mm，孔深10～12 m，煤層厚度＜2.6 m時施工兩排鉆孔，每排10個；煤層厚度≥2.6 m時施工三排鉆孔，每排10個。施工密集淺孔易造成巷道兩幫空幫。

3.5 爆破落煤的影響

爆破落煤炮眼的密度、角度、深度和裝藥量以及雷管的等級等，均決定著巷道斷面輪廓上煤層或巖層的平整度，局部易造成頂板冒漏、碎垮。若成型后掉碴，易使斷面局部凹缺。

4 應對策略

1）在巷道布置時，盡量避開地質構造帶和應力集中區。根據煤巷用途和服務年限及經濟性來優化巷道斷面的大小、支護參數。

2）視巖性程度來控制爆破裝藥量，且調控好周邊炮眼位置和角度與斷面輪廓線的距離。對爆破造成斷面輪廓成形欠佳部位，凸處用手鎬削平，凹處用板皮或袋裝碴子填平。

3）在有構造裂隙的破碎帶附近盡量人工手鎬操作。當頂板特別破碎時，不得放炮，進班施工錨索或架棚加固支護頂板后再手鎬掘進。

4）為防止爆破作業造成頂板和煤墻大面積垮落，采用掘進一排支護一排，或掘出一頂錨桿位置，聯接好鐵絲網，撐好臨時支護，再支打一套頂錨桿，或幫錨桿，并將錨桿排間距改為500 mm×500 mm，錨索排距改為700 mm。

5）在頂板特別破碎的地段，配套架設11#礦工鋼梯形棚（棚距為0.5 m/架且緊固拉桿）和在巷中榴中榴（“一梁三柱”、對頭成線），或在兩巷幫榴雙邊榴樹（雙邊榴樹的每對鋼梁應“一梁四柱”，對梁間必須打牢三根撐木）；若層位空間所掘高度大于3.2 m時，則架設U25半圓拱形可縮棚（棚距為0.7 m，緊固拉桿和卡箍）支護，空幫空頂處要墊用鐵絲網、扁木接牢及用袋裝碴塊充填緊實或再加噴水泥漿。

6）用好頂板離層指示儀的安設和監測及頂幫錨桿、錨索的預緊力和拉拔測試臺賬。

7）強化思想品質教育，重視崗位技能培訓，強化煤礦班組安全建設，加強班組作業現場管理，落實班組安全責任，制定班組安全工作標準，規范工作流程。

8）嚴格執行管理制度，做到獎懲分明。嚴格按照煤礦安全生產標準化管理體系的要求驗收工程質量，斷面與支護不符合要求的，必須返工重做和重新驗收，確保巷道成形良好。

5 結語

712（b）切眼后期施工中嚴格按前述對策和作業規程要求組織施工，嚴把質量關，巷道施工質量經檢查驗收均達到了合格要求。