深部開拓巷道揭煤施工支護技術

崔 崢

(山西蘭花科創玉溪煤礦有限責任公司，山西 沁水048214)

0 引言

在揭煤施工的過程中，深部開拓巷道會受到圍巖條件與高地應力改變的作用，掘進以及支護往往難以實現，通常會出現巷道變形量大、圍巖脫落、冒頂片幫等問題。不僅會對施工進度產生影響，而且對煤礦安全生產產生極大的影響［1］。某礦巖巷段在揭煤施工過程中，按照施工現場的實際狀況，選擇了科學合理的支護方式，使得煤巖冒落得到有效控制，并且使深部巷道快速安全的揭露煤層，最終使巷道快速安全地穿越煤層。這種技術在實踐中取得非常不錯的成效，值得推廣。

1 揭煤施工工作面簡介

1.1 巷道巖巷段地質基本狀況

在實際考察中，發現工作面巷道巖巷段埋深超過700 m，斷面是半圓拱形，其面積為14.0 m2，長度62.2 m，并且其在工作面掘進、通風、煤炭運輸等方面應用。

1.2 施工技術與相關設備

巷道施工主要通過鉆眼爆破法進行，光面爆破方法確保附近成型。施工采用的相關設備有:YTP-26 型風動鑿巖機配釬頭打進尺眼;爆破通過水膠炸藥進行，MFB150 -3 隔爆型發爆器引爆;錨網噴作永久支護，“DWB28 -30/100 輕型單體液壓支柱+π 型梁”作臨時支護;裝矸工作主要是通過P-90B 型耙裝機進行;運矸工作主要是通過DSJ80 -2 ×75 kW 膠帶輸送機進行。

頂板距二煤層底板＜1.5 m 的時候，通過打淺眼放小炮法來降低爆破對附近巖層的破壞，循環進尺減小到0.7 m，施工主要通過“一掘一錨，三掘一噴”模式進行。按照現場煤層的實際硬度，炮眼裝藥可減少至1/2，確保巷道形狀。

2 深部開拓巷道揭煤施工支護技術

2.1 超前支護技術

1)1.8 m，縫寬15 mm，安裝錨桿主要通過YTP-26 型氣腿式鑿巖機與釬頭進行。

2)相關參數。①孔徑。施工過程中，錨桿孔徑必須比其管徑小。錨桿推進鉆好的孔之后就能夠和孔壁產生緊密擠壓，接著將在桿體形成錨固力，能夠主動支護煤巖體，支護非常迅速同時效果非常理想，在很大程度上降低了巷道變形量的維修任務。②角度。角度是否合適與施工的效果密切相關。施工過程中應當將錨桿安裝角度控制好，太大或者太小都會影響施工效果。如果太大，其超前支護區域將變小，無法有效控制巷道拱部煤巖，造成不利影響;如果太小，在爆破掘進過程中，錨桿非常容易被震落，可能對接下來的迅速支護產生不利影響。施工過程中，將錨桿安裝于巷道拱頂上部位置，其和巷道坡度的仰角保持在5°～6°范圍內，護頂結構為傘狀。施工過程中仰角偏差應當適中，從而能夠充分保證支護區域以及接下來的支護工作能夠順利進行。③間距。施工中的間距必須精準。在進行超前支護的過程中，錨桿主要根據某一間距平均分布［2］。其間距主要是按照現場煤巖層具體狀況而定。當煤巖層相對穩定的時候，其間距定為500 mm;當煤巖層破碎的時候，將其間距定為300 mm，并且需要提高其數量。④控頂長度。施工要求控頂的長度一定要超過各循環掘進長度至少400 mm。施工過程中，循環進尺是0.8 m，爆破后錨桿依舊有大約1 m 的長度插到迎頭沒有挖開的煤巖體里面，產生相應的錨固力。安裝錨桿的時候，其尾部早就穿過錨網支護的金屬網格，同時通過雙股鋅鐵絲使它和金屬網緊密相連，以此來充分確保頂部煤巖體處于穩定狀態。

2.2 臨時支護技術

工作面迎頭每推進一循環的掘進長度，在超前支護效果良好的條件下，都應該遵循“敲幫問頂”原則，將那些活矸危石處理之后進行臨時支護，主要以“DWB28 -30/100 輕型單體液壓支柱+π 型梁”來進行。然后打頂幫錨桿眼，裝上錨桿，并盡快進行掛網。施工過程中主要用了兩組臨時支護，距離是1 400 mm，對稱分布于巷道的兩邊。每組順著巷道掘進方向安裝DWB28-30/100 輕型單體液壓支柱2 根與π 型梁1 根，π 型梁上的2根單體柱距離1 400 mm，距π 型梁兩端都是200 mm。這樣可以保證施工效果。

2.3 永久支護技術

1)錨網噴支護。①原理。支護主體是錨桿，迅速對其進行安裝，同時加上相對偏大的預拉力，使它主動承載巷道揭煤圍巖，以控制好圍巖的深度變形，使其保持穩定;錨桿安裝過程中整個斷面配備金屬網片，避免出現片幫與頂幫煤脫落問題;利用噴漿將圍巖封閉，避免表層巖石風化，使錨桿彼此間能夠緊密相連，提高其整體效果。②相關參數。頂錨與幫錨是左旋螺紋鋼，分別是φ20 mm 與φ18 mm，長2. 2 m;各頂錨桿使用MSCK2350 與MSM2350 樹脂錨固劑各1 支;各幫錨桿使用MSM2350 樹脂錨固劑2 卷;所用鐵托盤長、寬分別為50 mm 和150 mm;頂錨與幫錨錨固力分別超過120 kW 和100 kW，兩者的預緊力矩分別處于250～300 N·m 和200～240 N·m 范圍;錨桿間排距800 mm×800 mm，網格100 mm ×100 mm，材料為6 mm 鋼筋，網幅2 000 mm×1 000 mm;使用425 普通硅酸鹽水泥，中粗砂;碎石徑8 mm 左右;使用4%(水泥的)的782 -3 型速凝劑;石子、砂子、水泥比例為2 ∶2 ∶1，構成C15 級混凝土。

2)錨索加強支護。通過錨索把錨桿承載結構和深部圍巖兩者連接起來，后者不僅對淺部圍巖的支護載荷進行承載，而且還防止其變形，保持頂板處于穩定狀態。揭煤期間，錨索緊跟迎頭施工。在施工過程中，使用的錨索材料是鋼絞線，其間排距是1 600 mm×1 600 mm，通過錨索張拉機將其張緊，錨固力與預應力分別≥200 kW 和100 kN，并且輔助上250 mm ×250 mm×16 mm 的鐵托盤來提高頂板支護面積與強度，降低頂板壓力經由兩幫下傳，防止由于采用一般小托盤和圍巖接觸較小而形成一定的點載荷，損壞頂板圍巖。

3 深部開拓巷道揭煤施工支護技術的技術要點

1)在超前支護的過程中應該選擇管縫式錨桿，其孔徑不應太大，要使其充分確保其錨固力;在正式安裝之前，一定要清掃孔眼;在實際安裝過程中，必須確保錨桿孔、管縫式錨桿、鑿巖機中心處于一條直線上;沿巷道輪廓線平均安裝錨桿，安裝角度偏差必須處于相對較小水平。

2)遵循“敲幫問頂”的原則，當工作面迎頭沒有活矸危石之后，才能夠實施臨時支護。禁止空頂作業，確保施工安全。

3)在永久支護的過程中，必須切實加強幫角支護措施，使底角幫錨桿和水平面之間的夾角都維持在15°。加固幫角能夠使圍巖強度增加，并且能夠降低圍巖的應力集中度，防止幫角破壞而導致變形，進一步保證施工的專業性。

4)在揭煤時，一定要清楚地質變化狀況，尤其弄清楚圍巖結構與煤層厚度狀況。見煤厚度與圍巖結構有所改變時，支護方法及其相關參數應當適當進行調整。

4 結語

一般的傳統被動支護方式存在許多弊端，一方面需要相對較高的成本，推進時間相對較長;另一方面，其支護效果相對較差，近年來已經越來越無法滿足煤炭施工要求。并且，在揭煤施工過程中，深部開拓巷道會受到圍巖條件與高地應力改變的作用，掘進以及支護變得很難實現，甚至會出現巷道變形量大、圍巖脫落、冒頂片幫等問題，造成安全隱患。科學的支護方法有必要實施。深部開拓巷道揭煤施工支護技術是一種科學合理的支護方式，能夠使煤巖冒落得到有效控制，并且使深部巷道快速安全地揭露煤層，最終使巷道快速安全地穿越煤層，在實踐中取得非常不錯的成效。實踐證明我們所使用的支護方法在揭煤施工過程能夠有效控制巷道變形，使其施工安全狀況顯著改善，為今后采煤面工作的順利進行奠定堅實的基礎，其實踐價值非常高。

［1］ 劉衛方，張榮玉，劉志峰. 探部巷道錨噴支護修復技術［J］.煤炭技術，2005 (10):177.

［2］ 田敬海，柳敦國. 深部巷道變形觀測與支護研究［J］. 山東煤炭科技，2007(3):256.