巷道冒漏區(qū)圍巖安全支護技術應用

崔慧鑫

（山西焦煤霍州煤電臨汾宏大礦業(yè)有限公司，山西 臨汾 041000）

引言

巷道在掘進過程中受地質構造、圍巖應力等影響，巷道出現(xiàn)冒漏現(xiàn)象，導致冒漏區(qū)呈不規(guī)則狀，由于冒漏區(qū)圍巖穩(wěn)定性差且支護不到位，導致冒漏范圍不斷擴大，而且冒漏區(qū)很容易出現(xiàn)窩風現(xiàn)象。冒漏區(qū)煤體內有害氣體釋放后不能及時被排除，導致冒漏區(qū)內出現(xiàn)瓦斯等有害氣體積聚現(xiàn)象；同時冒漏區(qū)巖體高度裂隙發(fā)育，長時間與空氣接觸后出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，導致煤層自燃，所以對冒漏區(qū)頂板采取合理有效的支護技術，對巷道安全快速掘進具有重要意義[1-2]。本文以豁口煤礦2809 順槽為研究對象，對巷道冒漏區(qū)提出了人工假頂支護技術。

1 2809 順槽概況

豁口煤業(yè)有限公司2809 順槽東北部為8808 工作面，東南部為308 盤區(qū)西巷道，西北部為小煤窯破壞區(qū)，西南部為實體煤。2809 順槽主要用于8809 工作面運煤、通風、行人等。

2809 順槽設計長度為930 m，巷道掘進斷面規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道沿10 號煤層底板掘進，巷道掘進煤層為9+10 號合并煤層，煤層平均厚度為5.5 m，平均傾角為10°，煤層結構簡單，煤層硬度為2。煤層頂板為K2 灰?guī)r，底板為泥巖。煤體結構簡單，局部含有1 層0.63 m 碳質泥巖夾矸。煤層整體賦存形式為向斜構造一翼，以亮煤為主。煤層頂?shù)装鍘r性如表1 所示。

表1 2809 順槽掘進煤層頂?shù)装鍘r性匯總

2021 年3 月4 日2809 順槽已掘進470 m，巷道掘進至464 m 處揭露一條F2 正斷層，斷層落差為1.5 m，傾角為51°，斷層侵入后破壞了掘進煤巖體穩(wěn)定性，導致巷道掘進至465 m 處頂板開始出現(xiàn)破碎垮落，巷道掘進至466 m 處頂板中部開始冒漏，冒漏高度為1.7 m、寬度為3.2 m、長度為4.0 m。

2 冒漏區(qū)圍巖支護技術

為了控制2809 順槽冒漏區(qū)范圍進一步擴大，提高冒漏區(qū)附近圍巖整體穩(wěn)定性，決定對冒漏區(qū)圍巖采取人工假頂支護。

2.1 人工假頂支護工序

1）人工假頂施工主要目的是對冒漏區(qū)進行填充、封堵，一方面保證冒漏區(qū)圍巖具有較強的承載能力，另一方面對冒漏區(qū)圍巖進行隔絕，防止冒漏區(qū)內巖體出現(xiàn)窩風現(xiàn)象或瓦斯積聚現(xiàn)象。

2）首先沿巷道走向方向，在冒漏區(qū)邊緣施工兩根工字鋼錨索吊棚，每架吊棚長度為4.0 m，錨索吊棚垂直巷道布置，吊棚布置間距為3.5 m，每架吊棚采用兩根錨索進行起吊。

3）錨索吊棚施工完后，保證吊棚平面距巷道頂板高度為0.3 m，且兩個吊棚位于同一水平面上，然后在吊棚上方沿巷道走向布置三根長度為4.0 m 工字鋼梁，工字鋼梁采用卡纜與吊棚固定。

4）走向鋼梁固定后在鋼梁上方鋪設一層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格規(guī)格為50 mm×50 mm，每片鋼筋網(wǎng)長度為1.5 m、寬度為1.2 m，鋼筋網(wǎng)采用8 號鉛絲與鋼梁固定好。

5）鋼筋網(wǎng)鋪設完成后在其上方鋪設風筒布，風筒布一側與巷道幫部固定，另一側暫時不固定，風筒布鋪設完后在其上方鋪設道木，道木鋪設時成“井”字型布置，每根道木長度為3.0 m、寬度為0.3 m，如下頁圖1 所示。

圖1 2809 順槽冒漏區(qū)人工假頂支護斷面示意圖（單位：mm）

6）道木鋪設時必須把道木架設穩(wěn)定，并在相鄰兩根道木之間采用爪釘進行固定，道木鋪設到位后與頂板必須接觸嚴實，然后采用張拉千斤對兩架吊棚進行預緊，保證假頂與冒漏區(qū)頂板能夠完全接觸嚴實。

7）待人工假頂施工完后，為了防止假頂區(qū)間隙出現(xiàn)窩風或者瓦斯積聚現(xiàn)象，對假頂間隙處進行注漿填充，注漿液采用羅克休膨脹劑，注漿前將假頂下方封閉嚴實，預留一個注漿孔，然后將注漿軟管插入假頂區(qū)內，將軟管一端與專用注漿泵進行連接，進行注漿施工。

2.2 安全注意事項

1）由于巷道較高，在進行人工假頂前需搭設工作盤，工作盤采用直徑為300 mm 原木搭設而成，工作盤兩端木柱采用交叉型，工作盤采用4 個交叉腿支撐，工作盤高度為1.6 m，搭設必須牢固可靠。

2）在進行人工假頂施工前必須對破碎圍巖進行加固，可在假頂區(qū)附近施工錨桿、錨索支護，若頂板破碎嚴重必須對破碎巖體進行注漿加固，每排布置3～5 個注漿孔，孔深度為3.5 m，注漿液采用馬麗散混合液。

3）在進行錨索吊棚施工時，錨索必須錨固牢固，每根錨索采用三支錨固劑進行錨固，錨索錨固力不得低于370 kN，錨索垂直頂板布置，錨索安裝后安裝工字鋼梁時，必須保證鋼梁處于統(tǒng)一水平面上。

4）在吊棚上方鋪設道木時，由于冒漏區(qū)成半球不規(guī)則形狀，道木安裝時根據(jù)冒漏區(qū)寬度選取道木長度，道木安裝后必須保證道木兩端與冒漏區(qū)圍巖接觸嚴實，道木鋪設到位后必須與冒漏區(qū)頂板接觸嚴實。

5）人工假頂施工完后在假頂區(qū)應安裝一套YH-300型頂板離層儀，并安排專人對假頂區(qū)圍巖進行觀察，若發(fā)現(xiàn)頂板變形嚴重時需在假頂區(qū)下方架設工字鋼棚，具體安裝方案如下：每架工字鋼棚采用11 號工字鋼梁焊制而成，工字鋼棚寬度為4.2 m、高度為3.5 m，工字鋼棚主要由頂梁、棚腿、底座、卡纜等部分組成；工字鋼棚支設順序為底座→棚腿→頂梁，棚腿安裝時棚腿底座必須固定在堅硬底板上，棚腿采用錨桿固定在巷幫上，頂梁必須與假頂區(qū)接觸嚴實；鋼棚架設間距為1.0 m，共計架設4 架鋼棚，鋼棚架設完后在棚腿之間安裝防倒裝置。

3 實際應用效果分析

2021 年3 月6 日2809 順槽冒漏區(qū)人工假頂已施工完成，3 月7 日開始繼續(xù)掘進，截至2021 年3 月15 日巷道已掘進至515 m，冒漏區(qū)人工假頂處安裝YH-300 頂板離層儀后，通過7 d 現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)：

1）頂板下沉量情況：人工假頂施工完后0～3 d 范圍內由于冒漏區(qū)圍巖出現(xiàn)蠕動變形現(xiàn)象，冒漏區(qū)破碎圍巖出現(xiàn)變形下沉，實測頂板下沉量為0.12 m，在3～5 d 范圍內頂板下沉速度降低，下沉總量為0.15 m，在5 d 后人工假頂與蠕動變形圍巖實現(xiàn)耦合支護作用，頂板趨于穩(wěn)定。而且人工假頂施工后控制了頂板下沉、變形現(xiàn)象，巷道在后期掘進時冒漏區(qū)范圍未擴大。

2）冒漏區(qū)有害氣體情況：通過對人工假頂處有害氣體監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，人工假頂處瓦斯最高濃度為0.1%，一氧化碳最高濃度為7.5×10-6，說明人工假頂注漿封堵后對冒漏區(qū)進行填充，阻止了窩風現(xiàn)象，避免了冒漏區(qū)瓦斯積聚；同時注漿封堵后防止了空氣對煤體氧化自燃現(xiàn)象[3-9]。

4 結語

豁口煤礦通過對2809 順槽冒漏區(qū)采取人工假頂后，成功阻止了冒漏區(qū)范圍擴大，提高了冒漏區(qū)及附近圍巖穩(wěn)定性，解決了冒漏區(qū)瓦斯積聚、煤層自燃等技術難題，保證了巷道安全快速掘進；而且人工假頂相比錨桿（索）支護成本費用低、支護強度高、實用性強，可適用于復雜條件下采掘工作面頂板中，取得了顯著應用成效。