煤礦大斷面巷道過風氧化帶的支護技術

呂棟林

(同煤集團技師學院，山西 大同 037003)

0 引言

風氧化作用導致煤巖層裂隙發育、增加了煤巖體孔隙率，提高了煤巖導水能力。如果采掘空間與風氧化煤巖之間導通，頂板水會從聯通的通道內流入采掘空間。煤巖層裂隙的進一步發育也會破壞頂板整體性，嚴重影響采掘工作的安全穩定。因此，有必要研究巷道過風氧化帶技術。

在采礦理論中，由于厚含水松散層下、風氧化帶煤層水文地質條件較差，頂板管理難度大，開采存在較大安全隱患，一直被看作煤炭開采的禁區。近年來，由于煤炭開采技術水平的不斷提高和支護設備性能的不斷改進，含水松散層下風氧化帶煤層的小范圍開采取得了較好的效果。

1 過風氧化帶的支護技術

風氧化帶對掘進過程中頂板管理影響最為嚴重，因此掘進工作面過風氧化帶的核心問題是頂板管理和控制，為解決風氧化帶對掘進工作的影響，保證掘進工作面安全高效的生產，同煤集團根據現場實際條件，不斷進行現場試驗，總結出一套切實可行的組合支護技術。

1.1 組合支護技術

組合支護技術是指先預支護后永久支護，先利用預支護形成受控面，控制住前方待掘頂板，然后再進行掘進的支護技術。

超前錨桿，臨時支護：掘進前要進行臨時支護，在迎頭兩棚中間以15°～25°的仰角打超前錨桿，錨桿間距大約為200～400 mm，使超前錨桿形成受控面，對頂板進行有效控制，確保掘進時的頂板安全。

短掘短架，縮小棚距：在掘進過程中，通過一掘一鍬一架不斷循環的辦法，縮短循環進尺，縮短控頂距離，減少空頂時間。對頂板起到更好的控制，以防頂板冒落事故。

多種方式，聯合支護：巷道進行正常探放水之后，要在掘進前注加固劑。根據現場環境，注加固劑的角度一般與巷道水平呈15°～30°的夾角，眼深為2.5～3 m，眼距為300～500 mm。每兩棚要注一次加固劑，每注一次加固劑要打眼15個左右，每孔注100～150 kg加固劑。注加固劑時一般有充填型和加固型2種，適用于不同的頂板條件。充填型可以用在較空的頂板條件，例如當打眼的時候，釬桿突然被吸，前進無阻力時。加固型則用于破碎但沒有空洞的頂板條件下，例如當打眼的時候，釬桿阻力沒有變化時。另外，對巷道支護可以采取多種不同辦法聯合使用。

1.2 支護要求

錨：錨頂采用“錨桿+錨索+鋼帶+金屬網”的聯合支護方式。在進行錨桿支護的基礎上，根據頂板實體部分厚度的不同選擇不同長度的錨索。如頂板實體部分比較厚時，可以選擇7.3 m的長錨索，頂板實體部分比較薄時，可以選擇5 m與13.3 m的錨索結合(五花眼布置)使用。通過這種長短結合的方式，再配合鋼帶和金屬網，提高頂板控制能力。

架：采用聯合方式進行錨頂之后，再套U型鋼棚。架U型鋼棚的時候必須保證棚腿落到實底，如果不能落到實底，則要求“穿木鞋”。對于巷道幫和肩窩部分，則要用半圓木、背板、木楔和巷道腰緊背實。

聯鎖：在施工過程中，巷道每前進4～6 m的距離就要對所架U型棚加固，加固通過“鋼管+板卡”進行聯鎖。聯鎖要求緊固有效、逐棚進行，巷道頂部兩道、兩幫各一道，不能少聯或者漏聯。

噴：是指整體加固巷道。巷道施工每完成20～40 m的距離要噴漿一次。噴漿分為2步，先進行初噴，之后再永久噴。噴漿過程中，噴漿的厚度以及質量必須符合規定，而且噴漿后巷道表面要保持平整光滑，確保良好的支護效果。

2 過風氧化帶技術及技術經濟分析

2.1 大斷面巷道過風氧化帶技術

當施工大斷面巷道遇到風氧化帶時，可采用先施工導硐后刷擴的方式。施工導硐采用組合支護技術，在刷擴時利用導硐的揭露作用，提前在風氧化帶注漿加固，然后大棚替小棚的作業方式，從而實現大斷面巷道安全過風氧化帶。

2.2 技術經濟分析

采用組合支護技術后，在施工過程中，連續2次順利通過風氧化帶，顯現了較好的安全經濟效益。

保證了施工安全：采用該施工技術后，施工過程中沒有發生過冒、掉頂事故，確保了施工的正規循環作業，保障了安全，為該巷道的后續施工奠定了安全基礎。

縮短了施工工期：采用該施工技術后，施工過程中沒有因為頂板垮落而影響正常的掘進，沒有出現因漏頂影響工期，為后續巷道的施工節省了工期。

節約了成本：應用該技術前，在過風氧化帶施工過程中，頂板經常冒落，造成大量人力、物力的損失。采用該施工技術后，巷道掘進順利，節約了施工成本。

3 結語

實踐證明，大斷面巷道過風氧化帶可采用先組合支護施工導硐、后注漿替棚刷擴的技術，在整個風氧化帶內施工過程中杜絕了冒落情況，具有良好的濟效益和社會效益，對同類型頂板巷道掘進具有借鑒意義。