人工假頂在掘進巷道過斷層帶中應用分析

吳三龍

（大同煤礦集團云岡礦，山西 大同 037000）

1 概 述

大同煤礦集團云岡礦311皮帶巷位于井田12#煤層311盤區，用于12#層311盤區采掘工作面煤炭運輸，巷道北部分別布置311軌道巷、511回風大巷，南部為實煤區。311皮帶巷設計長度460m，巷道斷面規格寬×高=4.5×2.8m，掘進工作面煤層平均厚度為1.8m，直接頂主要以炭質泥巖為主，平均厚度為4.09m。

根據云岡礦地測科提供資料顯示，311皮帶巷在掘進期間共揭露3條正斷層，分別為F3、F7、F8，其中F3、F7斷層平均落差為0.6m，傾角為70°；F8斷層落差為1.1m，傾角為65°。由于F3、F7斷層落差較小，巷道在過該斷層時頂板破碎不是很嚴重，采用傳統的錨桿、錨索支護即可。由于F8斷層落差較大，巷道在過F8斷層帶時，頂板出現大面積破碎且伴隨著局部冒頂現象，其中位于410m段冒頂最為嚴重，冒頂高度達1.8m，冒頂長度為3.9m，冒頂區域成半球形。對該冒頂區域采用傳統的錨桿、錨索支護不僅施工難度大、而且支護效果差，很容易引發重大煤礦安全事故。對此云岡礦工程一隊通過技術研究，決定對311皮帶巷斷層帶冒頂區域采用施工人工假頂方法進行維護控制，力求保證311皮帶巷安全順利施工。

2 人工假頂施工方案

（1）311皮帶巷頂板破碎冒頂區域，人工假頂主要由施工錨索吊棚、架設半圓木柱、注漿等施工工序組成。在施工人工假頂前應先確定施工地點頂板安全，并將施工材料預先碼放在施工地點附近。

（2）首先施工錨索吊棚，每架錨索吊棚主要由三根長度為6.0m，Φ21.6mm預應力鋼絞線和一根長度為4.2m工字鋼梁（11#）組成，11#工字鋼梁上焊制三個Φ24mm圓孔，圓孔間距為1.8m。

（3）第一架錨索吊棚施工在巷道進向距311皮帶巷冒頂區域1.0m處，采用錨索鉆機在施工巷道頂板進行鉆孔，鉆孔深度為5.6m，鉆孔施工完后在鉆孔內填裝兩支MSKC23/60型和一支MSK23/35型錨固劑，然后將錨索塞入鉆孔內并采用鉆機進行錨固，錨索錨固后外露端外露長度控制在0.5m。

（4）錨索錨固后進行吊掛11#工字鋼梁，鋼梁與錨索之間采用鋼托板及鎖具進行固定，鋼梁固定后鋼梁與頂板預留間隙為0.2m。

（5）第一架錨索吊棚施工完后開始施工第二架錨索吊棚，第二架錨索吊棚施工工藝與第一架相同，兩架錨索吊棚之間間距為1.0m，依次類推直至過冒頂區域1.0m后停止施工錨索吊棚，共計施工6架錨索吊棚，如圖1所示。

（6）待所有錨索吊棚施工完后在錨索吊棚上方依次鋪設金屬網、風帶、道木、半圓木，道木長度為2.5m，半圓木長度為4.2m，Φ0.3m。道木平鋪在錨索吊棚上方且與施工巷道平行，為了確保人工假頂穩定牢固，在道木上鉆三個圓孔并采用鉛絲穿過圓孔與錨索吊棚捆綁固定。

（7）第一層道木鋪設完成后在道木上方鋪設半圓木，半圓木垂直道木布置，半圓木與道木之間同樣采用鉛絲進行捆綁，半圓木鋪設完后再鋪設道木，依次類推直至道木或半圓木接冒頂區域頂板為止。

（8）當冒頂區域人工假頂架設完成后，為防止假頂間隙處集聚瓦斯，采用高壓注漿泵向假頂間隙處填充羅克修膨脹劑，假頂施工完后定期對假頂變形情況及假頂附近瓦斯濃度進行檢查。

圖1 311皮帶巷冒頂區域人工假頂施工平、剖面示意圖

3 施工注意事項

（1）在施工錨索吊棚期間，錨索錨固力、拉拔力必須符合設計要求，錨索錨固時間不得低于3min，錨索錨固1h后方可安裝工字鋼梁。

（2）為確保人工假頂平穩，錨索施工完后在安裝工字鋼梁時應拉水平線，保證鋼梁安裝后兩端處于同一水平面上，鋼梁安裝后應與巷道設計頂板預留0.2m，以便鋪設道木。

（3）由于311皮帶巷冒頂區域高度大，在施工人工假頂時需搭工作盤，工作盤應采用直徑不低于300mm圓木搭設，嚴禁采用木板、油桶簡易搭設，在工作盤上施工人工假頂期間應安排專人隨時觀察工作盤穩固情況。

（4）在冒頂區域內鋪設道木、半圓木時，必須保證道木、半圓木兩端頂住冒頂區域煤壁，同時相鄰兩層道木或半圓木必須采用鉛絲捆綁牢固。

（5）在對假頂處間隙填充膨脹劑前應采用廢舊風帶對假頂兩端與頂板空隙處進行封堵，防止在填充過程中膨脹劑溢流，造成假頂內間隙填充不完全。

（6）人工假頂施工完后，應定期對假頂下沉、變形情況進行觀察、記錄，發現人工假頂下沉量大必須及時采取措施進行維護，同時每班應安排專職的瓦檢工對假頂處及其附近瓦斯濃度進行檢查。

4 結語

311盤區311皮帶巷斷層破碎區域采用人工假頂的方法進行維護，有效解決了頂板破碎、冒頂高度大、支護困難、支護效果差等難題，提高了破碎頂板穩定性。311皮帶巷破碎頂板施工人工假頂后，在后期三個月未發現人工假頂出現變形，巷道頂板未出現下沉現象，取得了較好成效，為其他采掘工作面過斷層破碎帶提供了借鑒。