煤巷錨網支護過水力沖孔技術研究與應用

胡志君

（鄭煤集團大平煤礦，河南 登封 452473）

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煤巷錨網支護過水力沖孔技術研究與應用

胡志君

（鄭煤集團大平煤礦，河南 登封 452473）

摘要：隨著煤炭科學技術的不斷進步，各個生產環節都由傳統的生產工藝一步步向快速、高效、自動化、集約型方面發展，巷道支護也不例外，由傳統的木棚支護到礦工鋼支護，再到U型鋼支護，最終發展為錨網支護，都是一次次技術革新。

關鍵詞：水力沖孔；空洞；錨網

21采區是大平煤礦的主力生產采區，煤層埋藏較深，瓦斯壓力大、透氣性差，煤體松軟，并且煤層受區域構造影響揉搓特別嚴重，滑面密度大，采用一般穿層鉆孔抽采煤層瓦斯消突效果不理想，瓦斯因素導致煤巷掘進速度較慢，回采工作面接替緊張，為解決煤巷掘進期間瓦斯管理，在21141底板抽放巷采用水力沖孔卸壓增透技術掩護21121下付巷掘進方法，消除了煤層的突出危險，巷道瓦斯抽采總量提高，掘進過程中動力現象消失，殘余瓦斯含量和壓力分別降至低于臨界值，為21121下付巷安全、快速掘進提供了基礎保障。

一、傳統支護過水力沖孔空洞現狀

（一）水力沖孔技術歸納分析。

21141底板抽放巷共布置水力沖孔181組，通過對每組沖孔技術參數（包括鉆孔傾角、方位、深度、泄煤量）進行統計匯總，結合前期21081下付巷掘進期間揭露水力沖孔空洞實際情況，總結出沖孔泄煤量小于10t對掘進影響較小。借鑒21081掘進揭露經驗，針對181組沖孔數據，將泄煤量大于10t的鉆孔進行詳細記錄、收集，繪制每組鉆孔的剖面圖，結合施工平面圖進行分析，判斷出每一組沖孔空洞在待掘巷道前方的位置。

（二）巷道頂部揭露水力沖孔空洞。

21121下付巷自下1測點前1.8米處以方位218°、坡度9°開口施工，施工至下1測點前34米位置時，揭露補1#、補2#水力沖孔空洞.該空洞位于巷道頂部左側位置，剛開始揭露時，空洞形狀呈“圓筒狀”，高600mm、寬700mm、深1200mm，揭露后按照傳統施工方法進行護頂，即采用鐵釬椽、板釬椽配合竹笆將空洞冒落處護住，然后采用π型鋼梁配合單體柱架棚，棚子架好后在兩棚支架之間打錨桿，自揭露水力沖孔空洞到開始打錨桿，中間時間間隔2小時35分鐘，期間水力沖孔空洞周圍煤體也在不斷冒落，至開始打錨桿時空洞形狀為高1300mm、寬1500mm，深1300mm。

（三）巷道兩幫揭露水力沖孔空洞。

21121下付巷按照方位218°、坡度10°施工至下2測點前30米處位置時，在巷道左幫距頂0.5米處揭露補11#水力沖孔空洞，巷道形狀為高800mm，寬800mm，深1000mm。采用竹笆、板釬椽等材料護幫后開始施工錨桿，按照措施要求在幫部施工4根2米長錨桿，由于空洞處煤體疏松，在施工錨桿期間，共計施工8根錨桿，其中僅有一根合格，施工進度慢，錨桿護幫效果差，給巷道施工造成安全隱患。

二、錨網主動支護過水力沖孔施工情況

對于21121下付巷實施錨網支護期間在兩幫揭露水力沖孔空洞，由于采用常規的錨固方法造成空洞周圍錨桿施工不合格，達不到預期效果。分析出現這種現象的原因，主要是因為揭露水力沖孔空洞后，如果不對水力沖孔空洞進行有效控制，空洞體積會進一步擴大，并且造成空洞周圍煤體疏松，松動圈范圍擴大。針對此現象，在21121下付巷揭露水力沖孔空洞處主要采取以下措施：1.揭露水力沖孔空洞后，若水力沖孔空洞深度超過0.5米時，及時采用編織袋裝煤將空洞填嚴背實，第一時間內控制住煤體不再冒落，填嚴背實后立即施工6米長錨索并按照100kN的預緊力進行預緊；2.若水力沖孔空洞深度小于0.5m時，用直徑75mm的風動鉆機施工3.0m深鉆孔，將3.0m長的錨桿放入鉆孔，然后采用混凝土噴漿機往鉆孔內噴漿進行全長錨固。

采用以上兩種方法施工后，對水力沖孔空洞附近2.0米范圍內的錨桿（索）進行跟蹤監測，檢測結果全部合格。

三、水力沖孔空洞錨桿索施工技術探索與應用

21121下付巷水力沖孔空洞附近煤體松軟，圍巖自身承載能力差，采用常規的錨桿施工技術不能有效控制圍巖變形，出現錨桿錨固效果差、錨固力達不到要求、鉆孔成孔質量低、錨固劑無法送到孔底等現象，針對這些情況，通過跟班發現、摸索、研究并制定解決辦法。首先考慮到出現上述問題的主要原因：1.煤體疏松，鉆進時鉆孔孔徑大，現場實測鉆孔直徑35mm，而錨桿桿體直徑20mm，錨固劑直徑23mm，致使錨固劑在孔內固化疏松，不能有效與孔壁、桿體粘結，導致“三徑不匹配”；2.鉆孔孔口至以里500mm之間，煤體疏松度較高，錨固劑難以送至孔底；3.錨固劑攪拌不均勻（一支快速、一支中速)，前期攪拌錨固劑時，攪拌時間為10s，桿體攪拌至孔底后停止攪拌緊固螺母，錨固劑的攪拌、凝結時間均不符合要求。針對存在的問題制定的解決對策如下：1.鉆孔孔徑大，要求挑選操作水平較高的鉆手，打鉆時盡量保持鉆機呈一個角度，不得上下、左右擺動；減少鉆機往復抽動的次數。2.安裝錨固劑時，先采用32mm聚氯乙烯瓦斯抽放管下套管護孔，保證錨固劑能順利推到孔底。3.攪拌錨固劑時，錨固劑推入孔底后，繼續向里推將錨固劑頂破，錨桿距孔底300—500mm時開始攪拌，攪拌時間10—15s，桿體推到孔底后在全速攪拌5—10s停止攪拌，保持鉆機頂推力90—180s等待錨固劑凝結后方可緊固螺母。

四、支護效果

被動支護過水力沖孔即巷道掘進時，采用π型鋼配合單體柱架棚。戴梁時，使用鐵釬、板釬配合竹笆進行超前挺頂，遇到水力沖孔空洞在巷道頂部，采用在永久棚梁上方打一排密度適中的小徑木、鋼管釬椽配合竹笆護頂向前掘進，將空洞留在巷道頂部，隨著時間推移、巷道壓力的顯現，空洞周圍煤體將慢慢掉落，頂部離層將進一步擴大。架棚結束后，在棚與棚之間打錨桿索支護。通過數據分析表明，被動支護頂板離層量較大，且離層量還有進一步增長的趨勢，控制圍巖變形的效果不明顯。

通過主動支護的效果發現，頂板離層的變化量很小，深基點離層量最大數值為42mm，離層量逐漸趨于穩定。充分說明主動支護確實對空洞周圍煤體起到了加固作用，有效制止了圍巖松動圈的擴大，控制了圍巖變形，增加了巷道支護強度，使主動支護過水力沖孔空洞圍巖有效控制得到了證實。

五、結論

煤巷錨網主動支護過水力沖孔空洞有效解決了頂板離層及頂幫煤體的進一步松動，空洞的體積沒有擴大，空洞周圍煤體具有一定的自承能力，圍巖強度提高，主動支護效果明顯，特別是遇到水力沖孔空洞后煤體及圍巖力學性質分析研究及現場技術措施實施，為后期煤巷錨網支護發展奠定了理論基礎，推廣煤巷錨網支護勢在必行。

中圖分類號：TD82-9

文獻標識碼：A

文章編號：1671-864X（2016）01-0215-01