煤巷掘進破碎頂板聯合支護實踐

楊 樂

（潞安集團 古城煤礦，山西 長治 046108）

1 概述

潞安集團古城煤礦位于長治市屯留縣，礦井設計生產能力為8.0Mt/a，服務年限為74 a。井田開采煤層為石炭系3#煤層，煤層平均厚度為6.32 m。N103回風順槽位于井田東翼，巷道設計長度為2200 m，斷面為寬×高=5.2 m×3.6 m，巷道從東翼輔運大巷北幫距離7#橫貫550.981m處開口沿3#煤層底板掘進施工，巷道施工期間頂板采用錨桿、錨索、金屬網聯合支護。N103回風順槽直接頂主要以炭質泥巖為主，平均厚度為3.8 m，基本頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為6.0 m。

根據古城煤礦地測科提供資料顯示，N103回風順槽掘進至730m處揭露一條正斷層F11，其中H=1.3 m，∠55°，受構造應力影響巷道掘進至718 m處頂板開始出現局部破碎現象，隨著巷道不斷掘進延伸，頂板壓力加大，頂煤呈現大面積破碎、局部冒落現象，原支護設計不能滿足支護要求。所以為了保證巷道掘進安全，古城煤礦通過技術研究，巷道過斷層破碎帶期間，對原巷道頂板支護進行優化，決定采用“注漿+多筋梯子梁”聯合支護。

2 “注漿+多筋梯子梁”聯合支護工藝

2.1 注漿支護

當N103回風順槽掘進至718m處時，開始對破碎頂板進行注漿支護，注漿支護主要是將化學漿液高壓擠入巖體裂隙里，對破碎巖體進行快速粘接從而達到提高破碎巖體抗壓強度及整體穩定性的目的。

（1）采用馬麗散與催化劑配比為1∶1的混合液，采用型號為ZBQ-8/3型氣動注漿泵進行注漿。

（2）在工作面距頂板0.5 m處施工四個注漿鉆孔，鉆孔間距為1.2m，鉆孔深度為5.0 m，鉆孔與工作面成25°仰角布置。

（3）鉆孔施工完后在鉆孔內依次安裝注漿管及封孔器，然后采用高壓注漿泵對其進行高壓注漿。

（4）注漿時必須保證注漿壓力符合不得低于5MPa的設計要求，在注漿過程中煤體出現漿液滲透時立即停止注漿并及時進行封孔；采用砂漿進行封孔，封孔長度不得低于0.5m。

（5）注漿2h后方可繼續掘進，掘進應觀察注漿后的頂板情況，發現破碎區域注漿不到位時必須重新補孔注漿，巷道每掘進4 m后施工下一輪鉆孔并進行注漿，相鄰兩排注漿孔水平錯距為0.8 m，見圖1。

圖1 古城煤礦N103回風順槽注漿支護斷面、剖面

2.2 多筋梯子梁支護

（1）N103回風順槽破碎頂板采用的多筋梯子梁主要是由6根長度為4.8m，直徑為25mm高應力圓鋼，以及四組長度為0.5 m的扁鐵夾板組成，圓鋼經扁鐵夾板固定后間距為80 mm，夾板間距為1.5m，見圖2。

（2）巷道頂板注漿支護及原巷道永久支護施工完后開始施工多筋梯子梁支護，多筋梯子梁施工在原巷道頂板支護之間，間距為1.0 m。

（3）每架多筋梯子梁采用3根21.6mm×8.0 m高預應力鋼絞線及長度為0.5 m“JW”型鋼帶將其與破碎頂板固定，每根錨索采用一支MSKC23/35，兩支MSK23/80型錨固劑錨固，錨索間距為1.5 m，“JW”型鋼帶與梯子梁垂直布置。

（4）為了提高多筋梯子梁之間聯鎖保護作用，在相鄰兩架梯子梁之間采用兩組圓鋼托架進行連接，圓鋼托架長度為1.2m，直徑為30 mm，圓鋼托架間距為3.0 m。

3 應用效果分析

N103回風順槽受F11斷層影響，頂板破碎長度達24 m，通過技術研究采用“注漿+多筋梯子梁”聯合支護后，破碎頂板得到有效控制，取得顯著成效，主要表現在以下幾個方面：

圖2 古城煤礦N103回風順槽破碎頂板多筋梯子梁支護平面

（1）注漿支護有效提高了施工巷道破碎煤體膠結穩定性，及破碎煤體單向抗壓強度。通過檢測發現，N103回風順槽頂板煤體注漿后抗壓強度提高至47 MPa，同時注漿后局部范圍內破碎煤體連接成整體，發揮了錨桿支護的懸吊、固錨作用。

（2）采用多筋梯子梁支護寬度為0.5m，彌補了傳統鋼帶支護時，支護斷面小、對頂板支護的強度不夠等不足，多筋梯子梁支護可根據頂板實際情況選擇性施工錨桿或錨索數量，同時多筋梯子梁支護采用若干根高引力圓鋼組成，支護韌性及強度大，適用于軟巖或破碎頂板中，預防頂板下沉及冒頂起到良好效果。實際應用中發現N103回風順槽破碎頂板采取多筋梯子梁后，破碎頂板得到有效控制，頂板下沉量由原來0.47m降低為0.085 m，且在后期回采中未出現頂板大面積破碎、局部冒頂現象。

4 結語

潞安集團古城煤礦通過技術研究，對N103回風順槽過斷層期間破碎頂板支護進行優化，采取了“注漿+多筋梯子梁”聯合支護，實踐證明頂板支護優化后，有效控制了破碎頂板下沉、變形、大面積破碎及局部冒頂現象，保證了施工巷道安全快速過斷層破碎帶，取得了顯著的安全效益，具有很好的推廣應用價值。