特厚、極松軟、大應力、極復雜地質條件下跟煤底施工技術研究

郭文昌 牛 鵬

（淮北礦業集團公司 青東煤礦，安徽 淮北235000）

1 工程概況

1.1 礦井概況

青東礦井位于安徽省淮北市濉溪縣李小廟至大劉家一帶。礦井采用立井、多水平、主要大巷開拓方式，分區石門布置。采用中央并列式、分區石門通風方式，后期對角式。礦井主要可采煤層為32、7、81、82 和10 煤層，平均總厚12.67m，占煤層平均總厚的81.53%。 礦井煤層賦存條件復雜， 7、8 煤層經鑒定具有突出危險性。 青東礦井按突出礦井設計，生產能力為180 萬噸/年。 回采工藝設計以綜采，綜放為主。

1.2 地質概況

82 采區828 工作面的8 層煤為穩定結構的特厚煤層, 煤層厚度6.2～13.2m，平均厚度為9.2m，煤層松軟，煤層傾角5°～18°，平均13°。828 工作面設計走向回采長度為610m，面長130m。726 工作面為該工作面上覆保護層開采工作面。根據三維勘探資料并結合726 工作面回采情況綜合分析，工作面掘進過程中將揭露斷層11 條，大于5m 小于10m 斷層1 條、小于等于5m 斷層8 條。 該工作面水文地質條件較簡單，主要受頂板水、鉆孔水的影響，726 工作面老塘水對其有一定的影響。

2 厚煤層跟底施工

2.1 巷道支護方案

828 機、 風巷采用U29 型棚支護， 腰幫過頂材料為鋼筋網+鋼背板+雙抗網。 U 型棚規格： 腰扎×凈高=4645×3330mm，U 型棚梁長3641mm，腿長3624mm，扎角為8°；鋼筋網采用Φ6mm 圓鋼制成，網格為80×80mm，規格為長×寬=710×630mm。 棚距為600mm，U 型鋼搭接長度為400mm。

2.2 施工工藝

特厚煤層掘進采用手稿掘進為主，如遇斷層，巷道內巖石較硬時，采用松動炮的形式，輔助破巖。 施工工序為：安全確認→打設骨架孔、撞楔（超前支護，護頂）→挖梁道→移前探梁→按中腰線及棚距放置預備棚梁并過好頂→灑水、出煤（矸）→安裝護幫板→刷幫→載棚腿→看線、校正棚梁、棚腿位置→腰幫→緊固卡纜→質量檢查。 架棚時，必須采取防倒棚措施，支架間應設牢固的拉板或撐木。

2.3 特厚煤層跟底施工的安全施工管理

①施工采取留大肚子：由于煤層較軟，防止頂板發生抽芯掉頂，迎頭留大肚子；所留大肚子不超過4 棚。巷道安設兩風筒，以防止留大肚施工時風筒對側通風不良而造成瓦斯超限。

②先超前打撞楔護頂后，將梁道挖好并及時架設臨時支護，鋪設防片幫，竄前探梁，以及時控時巷道頂板，防止掉頂。

③超前護頂：使用板皮、大板撞楔等作為超前護頂材料。木撞楔采用長×寬×厚=2500×50×50mm 木條。木撞楔布置間距為200mm，根據頂板情況適當調小撞楔間距，撞楔隔一棚打一棚，撞楔削尖一端打入煤體，另一端壓在后一棚棚梁下，外露長度不超過800mm，撞楔生根在棚梁上，生根牢固有效。 撞楔按照比巷道坡度大8°-10°的角度打入頂板。

④臨時支護：架棚巷道采用金屬前探梁作為臨時支護。 金屬前探梁采用4 米長的11# 礦用工字鋼制成；前探梁使用3 根。

⑤防片幫網： 防片幫網采用直徑不小于8mm 的抗靜電尼龍繩編制，大小以能覆蓋全斷面為準，網孔為100×100mm，幫頂均不少于6個固定點，中間不少于2 個固定點，幫、頂固定點距輪廓線周邊不大于100mm 間隙。

⑥護幫板：挖腿窩時必須超前背幫，護幫板采用長×寬×厚=3000×300×50mm 大板，每幫超前護幫板間距不大于500mm，最上一塊距頂梁不大于300mm，最下一塊距底板不大于1.0m。

2.4 過斷層區域的超前管理

①超前探查煤層賦存參數

由于青東礦井地質構造的復雜性，煤層賦存變化極快，煤層斷上斷下較頻繁，掘進施工期間必須及時跟煤施工，為此采用預測孔超前探掘進前方的煤層賦存情況，以便及時跟底施工。

②由于斷層影響，特別是巷道頂板揭煤期間：一是，爆破易發生掉頂、抽冒；二是，煤層更加松軟、破碎，極易發生掉頂、抽冒，頂板管理極為困難。 針對于頂板管理采用注馬麗散、金屬骨架+注馬麗散、注水泥漿+KY 粉混合液方式等多種方式。 在828 機、風巷施工過程中，通過幾種注漿方式的比較，注水泥漿方式固化效果差，且而時間相對要長。考慮到馬離散發生化學反應時易產生高溫，為此超前預注馬離散化學劑沿煤層裂隙將煤層膠結形成一個整體，或發生掉頂時，則將迎頭進行噴漿封閉后注水泥漿或水泥漿+KY 粉混合液膠結煤體。

2.5 過應力集中區的方法

由于828 機巷外段處于726 工作面回采收作線20m 位置為應力集中區，對巷道支護及頂板管理造成很大困難，且容易引起煤與瓦斯突出。所以，在應力集中區施工時，應使用順層長鉆孔預抽煤巷條帶消除煤巷條帶突出危險性，同時對周圍煤巖體的應力進行釋放，掩護煤巷掘進。當預測煤層應力大或有煤層突出指標大時，再增設排放孔。在支護上棚距由原來的600mm 縮小至500mm, 巷道由29U 型鋼改為36U 型鋼。 當巷道頂幫難以控制時，采用超前注漿加固措施來保證施工安全。

3 結束語

青東礦82 采區828 工作面為綜放工作面， 巷道采取跟底留頂煤施工，在施工期間遇到很多困難，特別是煤頂的管理從超前管理上、支護上，和現場施工管理上采取非常有價值的舉措，成功的克服了各種困難，巷道單進達100m/月，減少了工作面準備時間，回提前回采產出的煤炭而帶來巨大的經濟效益和社會效益。青東礦對特厚、突出、極松軟、大應力、極復雜地質條件下跟煤底施工的管理，在實踐中取得了良好效果和一些成功的經驗，為類似條件下安全技術施工管理提供了寶貴的經驗。下一步我礦將投入挖裝機，以提高掘進機械化裝備水平，減少職工勞動強度，進一步提高掘進效率和單進水平。 由于編者水平有限，還請多多指點。