陷落柱構造帶掘進支護方案的選擇

崔安偉 朱海軍

（陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司一礦，山西 陽泉 045008）

1 概況

陽煤一礦位于山西省陽泉市，主采3#、12#、15#煤層，井田構造形態(tài)基本呈一單斜狀，沿單斜走向和傾向均發(fā)育有次一級的較平緩的褶皺群和層間斷裂構造，局部地段發(fā)育有陡傾撓曲，井田內陷落柱較發(fā)育，發(fā)現陷落柱381個，絕大部分為井下采掘工程所揭露，陷落柱成為影響開采的最主要地質因素。

目前，井田初期地質構造條件簡單的采區(qū)已基本開采結束，生產、準備采區(qū)均已進入后期地質構造復雜區(qū)域，無碳柱、斷層等發(fā)育相對密集。如何確定合理的過構造帶支護形式，是影響礦井安全生產和快速掘進的關鍵因素。

2 支護方案對比分析

結合一礦的地質情況，通過對過構造帶的三種支護方式進行分析、研究，確定符合實際情況的支護方法和支護方式。

2.1 全錨索+網+鋼帶和套棚聯合支護

采用錨桿、錨索主動支護為主，有效控制巷道圍巖。同時考慮到無碳柱上方圍巖排列雜亂無章，需要對構造區(qū)進行套棚聯合支護。兩種支護方式相互補充，如圖1所示。

圖1 全錨索+網+鋼帶和套棚聯合支護示意圖

優(yōu)點：支護方式以主動支護為主，被動支護為輔，支護方式相互補充，支護雙保險。

缺點：主動、被動雙重支護工程量大，套棚支護工藝繁瑣，工程量大，需要專業(yè)施工隊伍施工，易造成同一作業(yè)地點兩支隊組交叉作業(yè)，增加生產安全隱患。

2.2 全錨索+網+鋼帶和無腿棚聯合支護

支護方法以全錨索支護為主，同時用50°斜角錨索懸吊Ф22木梁形成無腿棚支護結構。

巷道圍巖冒落方式，一般表現為巷道正上方頂板的拱形冒落。若出現較大范圍圍巖冒落，會造成錨固端結構失穩(wěn)，錨索支護失效。而采用斜角錨索懸吊Ф22木梁形成無腿棚支護結構，懸吊錨索錨固段處在冒落范圍外，不易造成錨固端結構失穩(wěn)、錨索失效，從而有效發(fā)揮無腿棚的輔助支護作用，如圖2所示。

圖2 全錨索+網+鋼帶和無腿棚聯合支護示意圖（mm）

優(yōu)點：以無腿棚支護結構代替?zhèn)鹘y(tǒng)套棚支護，套棚作業(yè)不用支設棚腿，改用錨索懸吊，提高了木棚支護強度，簡化了套棚工藝和工序，提高了施工機械化程度，降低了部分施工勞動強度，提高了施工效率。

缺點：簡化了部分套棚支護工序，上梁勾頂工程量仍較大，仍存在多隊組交叉作業(yè)。

2.3 全錨索+網+鋼帶和5m槽鋼托梁聯合支護

進一步優(yōu)化支護設計，采用全錨索+補強錨索+信號柱的聯合支護方式，即：（1）采用Ф21.6×7.2m主錨索+鋼帶+金屬網進行全斷面支護；（2）在巷道中間布置2趟5m長3眼槽鋼+Ф21.6×9.2m錨索，進行支護補強；（3）在構造段鋼帶下每隔3m支設一根木柱作為信號柱，以便觀察巷道來壓和變形情況。如圖3所示。

圖3 全錨索+網+鋼帶和5m槽鋼托梁聯合支護示意圖

優(yōu)點：

（1）支護工藝統(tǒng)一，施工簡單。巷道主支護和補強支護均采用錨索支護，錨索支護隊組人員施工嫻熟，有利于安全、高效掘進。

（2）補強錨索與巷道成50°夾角，錨固段進入冒落拱外基巖內，當陷落柱發(fā)生冒落時，由于錨固段始終處于穩(wěn)定的基巖內，能夠有效地控制頂板變形和冒落。

（3）掘進效率大大提高。采用錨索+支棚的支護工藝，隊組一班僅能施工0.8m，采用該工藝后可施工1.6m，掘進效率增加了一倍。

3 結語

通過摸索實踐和現場應用，確定了適應本礦過構造帶掘進支護方法，不僅過構造期間生產效率提高了一倍，而且解決了傳統(tǒng)套棚作業(yè)工序復雜、勞動效率低、勞動強度高等問題，對陽泉礦區(qū)過構造帶的支護方式選擇具有借鑒作用。