急傾斜“三軟”突出煤層煤巖巷交岔口頂板支護技術研究

張浩乙++周鴿

摘 要：李子埡南二井屬煤與瓦斯突出礦井，開采煤層傾角達49°，為急傾斜煤層，巖巷與煤巷交岔口的較多且跨度較大，長期以來給礦安全管理工作帶來了巨大的壓力，通過對巷道掘進岔口支護工藝及支護方式等開展技術攻關，確保了岔口頂板得到有效控制，同時減少了施工環節，降低了職工勞動強度，保障了職工作業安全，同時也為礦井的安全發展打下了堅實的基礎，積累了經驗。

關鍵詞：急傾斜 三軟 突出 岔口 頂板 支護。

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0032-02

李子埡南二井核定生產能力30萬噸/年，絕對瓦斯涌出量25.21m3/min、相對瓦斯涌出量36.52m3/t，屬煤與瓦斯突出礦井。礦井位于龍王洞背斜東翼，屬于單斜構造、單一煤層，煤層厚度1.47m～3.60m，平均厚度2.38m，煤層傾角為43°～83°，平均49°。受煤層傾角、厚度、支護工藝、煤層松軟、岔口跨度大等綜合因素影響，礦井巖巷與煤巷交岔口頂板支護困難，同時，類似條件下無可借鑒的經驗，岔口頂板支護效果差，對礦井的安全生產影響較大。為此，急傾斜煤層煤巖巷交岔口頂板的控制為迫在眉睫的一大研究課題。

1 基本概況

1.1 巷道位置關系及用途

3103回風巷中部運輸石門西與+405m南底板抽采巷相連，東與3103回風巷相連，主要用于3103回風巷掘進期間材料運輸；3103回風巷中部回風石門北與31采區專用回風二段相連，南與3103回風巷相連，主要用于3103回風巷掘進期間回風，3103回風巷為3103工作面回風巷，主要用于3103工作面材料運輸和回風。

1.2 巷道斷面及支護方式

3103回風巷設計斷面形狀為異形，巷道下端寬度為4200mm，巷道高度為3900mm，高幫及煤層采取金屬架料支護，頂板及矮幫采取錨網+錨桿+錨索支護；3103回風巷中部運輸石門設計斷面形狀為三心拱形，巷道寬度為3600mm，巷道高度為3100mm，灰巖段采取噴射混凝土支護，軟巖段采取錨網+錨桿噴射混凝土支護；3103回風巷中部運輸石門設計斷面形狀為三心拱形，巷道寬度為3200mm，巷道高度為3000mm，灰巖段采取噴射混凝土支護，軟巖段采取錨網+錨桿噴射混凝土支護。

1.3 施工工藝

3103回風巷為沿空巷道，采用綜掘機掘進，膠帶輸送機連續運輸出矸，3103回風巷中部運輸石門和3103回風中部回風石門采取爆破掘進，耙斗裝巖機配合礦車及膠帶輸送機出矸。

2 研究思路

一是調整巷道施工順序，降低煤巖巷岔口處瓦斯動力對巷道圍巖的影響；二是根據交岔口巖石變化情況合理調整爆破施工的裝藥量及施工工藝，降低爆破對交岔口巷道圍巖的震動影響；三是對交岔口頂板進行超前支護，防止交岔口頂板出現空頂和垮冒；四是優化交岔口支護方式，縮短支護施工時間。通過以上幾種措施，確保急傾斜三軟煤層交岔口頂板得到快速有效控制。

3 實施方案

3.1 合理調整巷道施工順序

先掘進3103回風巷，使3103回風巷掘進磧頭超前3103回風巷與3103回風巷中部回風石門和3103回風巷中部運輸石門交岔口，以此方式來釋放交岔口處煤層瓦斯含量，卸載瓦斯壓力。

3.2 調整施工工藝及裝藥量

3103回風巷掘進至3103回風巷中部回風石門與3103回風巷岔口時，使用綜掘機掘進代替爆破掘進將3103回風巷中部回風石門開口段掘進掘進一定距離（具體可根據巷道與巷道的夾角大小及掘進機可掘進的范圍而定），以此方式避免爆破開口掘進產生的強大震動給頂板及圍巖造成破壞；另外在兩個石門掘進掘進只靠近煤層底板時，根據現場巖層硬度系數及巷道頂板距離煤層法線的距離逐漸減少爆破裝藥量，以此降低爆破震動強度，減少圍巖印象范圍。

3.3 施工超前管棚支護頂板

3103回風巷中部回風石門開口前及3103回風巷中部運輸石門掘進至距貫穿3103回風巷5m前，在3103回風巷施工超前管棚對貫穿巷道交岔口貫穿點頂板進行超前支護，超前管棚按5°仰角施工在兩個石門之上，垂直3103回風巷走向方向，管棚使用40mm鋼管施工，鋼管間距200mm，長度6000mm，使管棚外端搭接在3103回風巷架料加固錨梁上，里端進入石門頂板巖層中。

3.4 優化交岔口支護方式

一是提前在3103回風巷與3103回風巷中部回風石門及3103回風巷中部運輸石門岔口處的高幫和頂板施工錨梁進行加固，高幫錨梁采用11號礦用工字鋼加工，錨梁上以1500mm間距施工φ12.54×7300mm錨索，對高幫架料進行加固；同時使用W型鋼帶配合φ12.54×7300mm錨索對頂板進行加固；二是掘進岔口期間頂板臨時支護直接使用單體液壓支柱配合W型鋼帶、錨網進行，錨網和鋼帶固定后直接施工錨桿、錨索形成錨網+錨桿+W型鋼帶+錨索聯合正式支護，確保支護緊貼巷道，錨桿、錨索均交錯布置在W型鋼帶上，錨桿采用φ20×2000mm全螺紋樹脂錨桿，錨索采用φ12.54×7300mm錨索，錨桿、錨索間距800mm，W型鋼帶間距800mm。三是掘進岔口期間及時對岔口段進行噴射混凝土，確保錨網全部封閉嚴實，達到封閉支護效果。

4 實施效果

通過合理調整施工順序及施工工藝，有效的降低了巷道圍巖的影響程度，利用超前管棚及優化支護方式，有效地縮短了支護時間和支撐力對頂板的反復作用的影響，保證了巷道交岔口頂板得到有效控制。

5 結語

目前國內開采的大部分煤層均為近水平和傾斜煤層，在煤巖巷交岔口處齊頂板多為完整巖層，支護難度相對較小，但由于南二井特殊的“三軟”（頂板軟、煤層軟、底板軟）煤層賦存情況及瓦斯災害情況，煤巷與巖巷巷道交岔口掘進期間極易發生大型冒頂事故，為此研究急傾斜“三軟”突出煤層煤巖巷道交岔口支護技術，對于南二井安全發展、采掘接替及后期可持續發展至關重要，通過以上的技術研究應用，目前煤巖巷交岔口頂板得到了有效的控制，相信隨著后期技術攻關的不斷深入，煤巖巷交岔口的施工進度及效果會更進一步提高。

參考文獻

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