大斷面煤巷過陷落柱支護技術實踐

摘 要：文章介紹了陽煤集團一礦在遇到陷落柱構造后采取的錨網支護技術及實踐，通過與原支護工藝和方式的對比，表現出了施工工藝簡單、掘進效率顯著提高、安全性有保障等優點，對煤巷過此類構造提供了安全有效的支護經驗。

關鍵詞：煤巷；陷落柱；支護

引言

陽煤集團一礦是一座年產750萬t的大型現代化礦井，隨著開拓延伸和開采深度的增加，也不斷的進入到地質構造密集發育區。頻繁的地質構造給巷道掘進和開采造成很大的困難，其中，對掘進影響較大的為大斷面煤巷過陷落柱構造。以往采取木棚支護，但由于屬于被動支護，受巷道大斷面的影響，支護的工藝復雜，支護的勞動強度大、不安全因素多，且支護強度低，嚴重影響了巷道掘進的安全和效率。公司在81303工作面進風巷嘗試了過陷落柱構造錨網支護技術，取得了不錯的效果。

1 地質構造簡述

陷落柱位于81303進風巷655#測點以東（北幫）55.2m處，經地質科現場鉆探和地質資料分析，初步預計陷落柱長軸×短軸為54m×36m，影響巷道掘進范圍為44m。陷落柱內巖性雜亂無章，充填物以灰色石灰巖和黑色泥巖為主，其次含有少量灰白色細砂巖，夾有少量煤屑，柱體內無水。

2 施工概述

2.1 巷道斷面形狀及規格

鑒于構造內巖性較硬，膠結狀態良好，巷道周圍不受采空壓力及其他采動影響，整體穩定，本著服務回采的要求，確定過構造段斷面設計為矩形，毛寬5.4m，凈寬5.2m；毛高3.1m，凈高3.0m；毛斷面21.6m2，凈斷面20.28m2。

圖1

2.2 過構造段支護形式

頂板支護形式：頂板采用\"鋼帶+錨索+金屬網\"聯合支護。鋼帶使用BHW-833-220-4-5300mm的7眼鋼帶，每排布置7根錨索，錨索使用Φ17.8×7200mm的錨索，錨索托板使用長400mm的12#槽鋼，內墊為200×95×12mm的小墊片，錨固劑使用MS雙速23/120樹脂錨固劑。排距800mm，頂網使用6000×1100mm的金屬網。

2.3 施工工藝

按地質科給定的中腰線掘進，當工作面巖石為泥巖、頁巖等巖性較軟時，采用掘進機、皮帶機加煤溜運輸的作業方式。當工作面巖石夾有石灰巖等巖性較硬時，超出掘進機截割硬度范圍的，采用YT-29型風鉆濕式打眼，毫秒管一次起爆的作業方式進行施工，采用掘進機、皮帶機加煤溜運輸的作業方式。循環進度0.8m，最大控頂距0.9m。支護采取夠一排及時支護一排緊跟工作面的方式，嚴格按照措施規定，每根錨索必須達到規定的預緊力。錨索距幫不超0.4m，凡超過規定必須及時補打錨索。

2.4 支護技術要求

張拉錨索要求：？準17.8mm的錨索使用YCD-200型液壓千斤頂，錨索錨固力不小于170kN（即45MPa）。鋼絞線外露長度為：錨具下端至鋼絞線端頭150～250mm。

檢驗錨桿要求：（1）錨固力：使用LSZ-200型錨桿測力計，要求幫錨桿不小于50kN。（2）扭矩：幫錨桿120N·m以上。（3）錨桿外露長度自螺母外端至錨桿桿體端頭為10～40mm。

3 礦壓監測

在陷落柱前后邊緣位置及中部各安設一組測站，每組測站包括頂板錨索測力計兩塊（主錨索、補強錨索各一塊），巷幫錨桿測力計一塊，頂板離層監測儀一組，并每兩天用測桿測量頂底板圍巖移近量和巷道兩幫圍巖移近量。巷道補強木頭點柱，既起到加強支護的作用，又起到頂板壓力增大時的信號作用。

礦壓監測顯示：陷落柱區域內錨索壓力表示值最大為180kN，與正常掘進段測站壓力表示值相差不大。通過半年的礦壓觀測，構造柱段無明顯的礦壓顯現，頂板下沉量最大僅達到60mm，頂底板移近量為70mm；兩幫移近量最大值僅有10mm。錨索受力穩定，無斷錨索、折斷托板等現象發生，巷幫支護穩定。巷道變形量不大，滿足安裝需求及使用。

4 效果檢驗

81303進風巷設計寬度5.4m，實際施工中，由于地質因素及施工工藝等影響造成巷道片幫，最大毛寬達到6m。大斷面煤巷過陷落柱采用長錨索、鋼帶網聯合支護是一種全新的嘗試，在一礦銜接緊張的情況下，根據巷道圍巖情況、受采動影響及巷道服務年限等因素，在采取有效的安全防范措施的前提下，綜合考慮，提出了全錨索支護的建議，經試驗，巷道變形量較小，滿足安裝需要，有效地解決了大跨度巷道短期支護問題。

5 存在問題及解決方案

5.1 巷道成形不好

因陷落柱內巖石雜亂無章，在巖石較硬采用放炮破巖時，巷道兩幫容易超寬，造成加大巷道跨度，增加支護難度及成本投入。如條件較好的情況下，可考慮使用大功率的掘進機。

5.2 運輸困難

無炭柱內巖石較硬采用爆破破巖時，由于陷落柱巖石軟硬不一，很難確定合理的炮眼布置方法及爆破參數，造成爆破后的巖石大小不一，掘進機出矸時，絆鏈嚴重。

5.3 頂板不平整，鋼帶接頂效果不好

由于放炮震動大，及巖石軟硬不一，炮后頂板極不平整。在施工過程中，采用適當降低頂板周邊眼的高度，放炮出矸后，再用掘機進行少量截割，使頂析平整，鋼帶能夠緊貼頂板，保證支護質量。

6 經驗總結

采用大直徑長錨索，可對開挖的巷道深部圍巖提供一個較高的預緊力，增加錨固區域內圍巖的內摩擦力，提高圍巖本身的承載能力，錨索的主動支護及預應力作用得到了充分發揮。

采用及時支護方式，空頂距只要夠一排，及時進行支護，杜絕超控頂距作業。能夠在圍巖開挖初期及時對圍巖進行支護，有效阻止了巷道圍巖的初期離層及位移。如果錨索安裝不及時或預緊力小，會造成較大范圍內的圍巖產生離層、位移，圍巖的承載能力會迅速喪失，再安裝錨索，支護效果不明顯。

錨索具有很好的柔性，能有效防止圍巖相互位移產生的剪切應力對支護造成破壞。

鋼帶的作用充分保證了無炭柱內圍巖的整體性。單體錨索支護，采生的是點載荷作用，鋼帶可對錨索的預緊力和工作阻力起到一個擴散作用，使載荷趨于均勻。鋼帶對巷道表面提供支護，抑制了淺部圍巖的離層脫落、裂隙張開，尤其減少了頂板彎曲下沉后引起的拉伸破壞，改善了圍巖受力狀態。均衡了錨索的受力狀態，將多根錨索組合成共同的支護體系，提高整體支護能力。

在大斷面煤巷施工遇陷落柱時，如果巷道服務年限較短，可采用全錨索支護進行施工。在保證施工質量的前提下，完全可達到使用需要。