掘進巷道高冒區安全支護技術應用

李 偉

（晉能控股煤業集團朔州朔煤王坪煤業有限公司，山西 朔州 036000）

1 8309 工藝巷概況

晉能控股煤業集團朔州朔煤王坪煤業有限公司8309 工藝巷井下位置位于303 盤區的西北部，工作面北部為已掘進完畢的5309 巷，南部為已掘進完畢的2309 巷，東部為303 盤區皮軌合一巷、回風巷，西部為已完成掘進的8309 切眼。

303 盤區8309 工藝巷設計長度2333.92 m，巷道掘進煤層為5 號煤層，煤層平緩，煤質松軟。煤層厚度為3.7～8.3 m，平均煤厚為6.0 m，含2～4 層夾矸，總計夾矸厚度為0.86～0.98 m，夾矸巖性多為泥巖、碳質泥巖和砂質頁巖，為穩定可采煤層，結構較簡單，屬于石炭系上統太原組[1-2]。煤層自然傾角為0°～6°，平均為3°。煤層頂底板巖性如表1 所示。

表1 8309 工藝巷掘進的5 號煤層頂底板巖性

8309 工藝巷掘進至475～519 m 段共計揭露4 條逆斷層，斷層平均落差為1.2 m，斷層從5309 巷斜交穿過巷道，受斷層影響8309 采空區側巷幫垮落嚴重，巷道掘進至475 m 后進向左幫垮落嚴重，最大片幫長度為18 m，片幫深度為1.7 m，造成8309 工藝巷與8309 采空區保安煤柱寬度減小至9.8 m，煤柱支撐強度降低，當巷道掘進至487 m 處頂板出現冒漏，冒漏高度為1.7 m，沿巷道走向冒漏長度為3.2 m，沿兩幫冒漏寬度為2.4 m，冒漏區及片幫區支護難度大，圍巖控制困難，嚴重制約著巷道安全快速掘進。

2 巷幫支護技術

2.1 L 型鋼棚支護

1）原支護設計中巷幫與頂板之間肩角煤柱無任何支護措施，在集中應力作用下三角煤柱很容易出現剝離破壞作用，三角煤柱垮落嚴重，破壞了頂板承載梁結構，導致頂板出現跨距，嚴重時出現頂板垮落；所以決定應力區巷幫施工L 型鋼棚支護。

2）L 型鋼棚支護排距為2.0 m，施工在相鄰2 排錨桿之間，L 型鋼棚采用L 型模具一次性澆筑而成，鋼棚橫截面成JW型，鋼棚短邊安裝在頂板上，長度為1.0 m，長邊安裝在巷幫上長度為1.5 m；鋼棚上共計布置3 個錨索孔，長短邊各布置一個孔，拐角處布置一個孔。

3）L 型鋼棚施工工序如下：L 型鋼棚采用3 根錨索進行固定，錨索長度為4.3 m、直徑為21.8 mm，頂板及幫部錨索垂直巖面布置，拐角處錨索以45°仰角布置；L 型鋼棚兩側焊接連接耳，每側一組，每組2 個，鋼棚安裝后采用長度為2.0 m 的連接桿進行固定連接。

2.2 穿幫錨索施工

1）穿幫錨索長度為4.0 m、直徑為17.8 mm，每片施工4 根，錨索布置間距為1.0 m，穿幫錨索施工在巷道進行左幫上，距設計左幫輪廓線0.3 m 處，穿幫錨索采用加長錨固方式，錨固長度不得低于1.5 m。

2）穿幫錨索施工完成后巷道在掘進過程中采用W鋼帶、幫錨桿將其固定在巷幫上，W型鋼帶長度為2.5m、寬度為0.25 m，布置排距為1.0 m。

3 冒漏頂板支護技術

頂板冒頂后有以下幾個特征：一是冒頂區巖體平整性差、巖體間膠結摩擦阻力小；二是冒頂范圍大且成牽引附近圍巖隨之冒漏；三是冒頂區圍巖裂隙發育密度高，支護難度大等。所以通過研究決定，對冒漏區頂板先采取注漿錨索進行加固控制，人后對高冒區采用人工假頂進行填充，最后采用組合錨索對圍巖進行鎖口施工。

3.1 注漿錨索支護

1）注漿錨索主要是施工在冒漏區前后3.0 m 范圍內，以及高冒區頂板上，注漿錨索主要有一根長度為8.3 m、直徑為30 mm 的錨索以及注漿軟管、止漿塞、托盤等部分組成。

2）注漿材料采用水泥與水玻璃混合的無機注漿液，水泥與水玻璃質量比為1∶0.8，為了提高注漿材料凝固效果及縮短凝固時間，對注漿材料添加水泥配量4%的速凝劑。

3.2 人工假頂施工

1）首先在假頂區前后1.0 m 范圍內施工4 架錨索吊棚，錨索吊棚與巷道走向垂直布置，布置間距為1.0 m，錨索吊棚由一根工字鋼梁和2 根錨索組成；錨索吊棚施工后保證鋼梁在同一水平面上，且距巷道頂板間距為0.2 m。

2）錨索吊棚施工完后采用5 根長度為4.5 m 圓鋼將鋼棚進行穿拉固定，防止施工人工假頂時出現晃動，吊棚固定后在其上方鋪設鋼筋網，每片鋼筋網長度為2.0 m，鋼筋網采用直徑為6 mm 圓鋼編制而成，鋼筋網上方鋪設風筒布。

3）鋼筋網及風筒布鋪設完成后在其上覆架設道木，道木成“井”字型布置，道木鋪設后必須與冒漏區接頂，最后采用張拉機具對每架錨索吊棚預緊。

3.3 組合錨索鎖口

1）人工假頂施工完后巷道在掘進前5.0 m 范圍內采用組合錨索鎖口，防止冒漏區裂隙向巷道掘進方向延伸，組合錨索主要由組合托板、錨索、鎖具等部分組成，每組3 根錨索，錨索長度為8.3 m、直徑為21.8 mm。

2）每排布置2 組組合錨索，組合錨索布置間距為2.0 m、布置排距為2.0 m，第一組組合錨索距冒漏區邊緣0.5 m。

4 實際應用效果分析

4.1 控制頂板冒漏及片幫現象

8309 工藝巷巷幫及頂板冒漏區采取聯合支護技術后，巷道在后期掘進過程中通過現場觀察發現，應力區巷幫片幫現象得到了明顯控制，片幫長度由原來的18 m 減小至0.7 m，片幫深度由原來的1.7 m 減小至0.5 m，冒漏區頂板冒漏范圍未見擴大。

4.2 減小了圍巖變形量

巷道過應力區期間對巷道頂板安裝一臺離層儀及兩幫位移監測儀，通過18 d 現場觀察發現，巷道左右幫移近量基本相同，在0～8 d 范圍內兩幫移近量呈直線上升，在8～14 d 范圍內兩幫移近量逐漸減小，14 d后趨于穩定，兩幫移近量在0.16 m 左右。

巷道冒漏區頂板采取聯合支護技術后，在0～10 d范圍頂板蠕動變形量大，在10 d 后變形量逐漸減小，16 d 后頂板不再下沉，頂板最大下沉量為0.19 m，如圖1 所示。

5 結語

通過對8309 工藝巷集中應力區頂板及兩幫片幫現象，提出了聯合支護技術后，通過現場應用效果來看，解決了應力區圍巖裂隙破碎，造成圍巖支護難度大、效果差等技術難題，起到了預期支護效果，保障了巷道安全快速掘進，取得了顯著應用成效。