近距離煤層安全過巷掘進的支護技術

楊志偉

（大同煤礦集團朔州煤電小峪煤業有限公司，山西 朔州 038300）

1 概況

大同煤礦集團朔州煤電小峪煤業有限公司8202高抽巷位于402盤區，施工巷道北為5202巷，西部為402盤區輔助回風巷、運輸巷，東部為礦界，與中能蘆子溝煤業公司相鄰，南部為實煤區。

8202高抽巷道從5#層輔助運輸巷開口以7°仰角由西向東掘進,巷道上山掘進105m后進入3#煤層，然后沿3#煤層頂板掘進施工，施工巷道設計長度為1400m，如圖1所示。巷道斷面規格為寬×高=3.2×3.0m，巷道無偽頂，直接頂主要以細砂巖為主，平均厚度為3.7m，基本頂主要以中粗砂巖為主，平均厚度為4.7m。

圖1 8202高抽巷巷平面布置示意圖

由于402盤區輔助回風巷掘進煤層為5#煤層，煤層直接頂主要以炭質泥巖及煤混合層為主，平均厚度為4.3m，巖體單軸抗壓強度21MPa，呈破碎狀，膠結穩定性差，承載能力低，8202高抽巷掘進55m后進入402盤區輔助回風巷頂板，此時兩巷層間距為3.2m，若在過巷期間不采取加固措施，很容易造成兩巷之間巖體出現垮落事故。

2 近距離過巷施工工藝及支護技術

2.1 施工工藝

（1）為了保證過巷期間巷道掘進安全，8202高抽巷進入盤區輔助回風巷上方時采用近水平分層松動爆破施工工藝，近水平巷道施工長度為6.0m。

（2）采用分層爆破施工時，上分層斷面規格為寬×高=3.2×2.0m，每茬斷面布置松動爆破孔數為10個，孔深為1.0m，每個炮孔裝藥量為300g，每次允許爆破炮孔數量為3個。上斷面爆破施工后及時對頂板進行永久支護。

（3）當巷道上斷面分層掘進到位后，采用洋鎬及風鎬對下分層進行起底施工，起底深度為1.0m。起底后及時將煤矸清理干凈，并保證起底面平整。

2.2 聯合支護技術

為了提高兩巷間巖體穩定性，防止層巖發生垮落事故，決定對兩巷間層巖采取“注漿+安裝工字鋼柔模+架設工字鋼棚”等聯合措施進行維護。

2.2.1 注漿支護

（1）在402盤區輔助回風巷與8202高抽巷交叉處頂板施工注漿鉆孔，每排施工3個，間距為1.5m，排距為2.0m，共計三排，鉆孔深度為3.0m，鉆孔與頂板夾角為60°。

（2）鉆孔施工完后依次向鉆孔內埋入直徑為20mm注漿軟管并與注漿槍進行連接，然后采用馬麗散與催化劑1：1混合液對鉆孔進行高壓注漿，注漿壓力不得低于1.2MPa。注漿后及時對鉆孔進行封孔處理，封孔長度為0.3m。

2.2.2 安裝工字鋼柔模

（1）待兩巷層間巖體注漿5h后，在8202高抽巷過巷段進行起底施工。起底斷面規格為長×寬×深=6.0×3.2×0.5m，采用風鎬進行起底，起底后保證起底面平整。

（2）起底后依次在起底處鋪設長度為6.0m工字鋼梁，鋼梁兩端各焊制一個孔徑為30mm圓孔，鋼梁鋪設間距為0.1m，共計鋪設15根工字鋼梁。鋼梁鋪設完成后在鋼梁兩端穿拉一根錨索保證鋼梁穩固。

（3）鋼梁鋪設完成后在鋼梁間隙處施工三排地錨，每排4根，間距為1.0m，排距為2.0m，地錨外露長度控制在0.1～0.15m范圍。同時在錨桿外露端安裝一根長度為0.5m的槽鋼并進行預緊，保證槽鋼與鋼梁面接觸嚴實。

（4）在鋪設鋼梁間隙處施工兩排穿拉錨桿，錨桿外露長度為0.5m，每排施工三根，排距為3.0m，間距為1.5m。

（5）穿拉錨桿施工完后，對起底處進行混凝土澆筑，混凝土配比為水泥：砂子：石子=1：2：2。混凝土澆筑期間必須采用振動泵進行震動，澆筑混凝土強度不得低于C30，當混凝土澆筑到位后及時在穿拉錨桿外露端裝置兩根長度為3.0m工字鋼梁。如圖2所示。

2.2.3 架設工字鋼棚

（1）為了進一步提高兩巷層間巖體穩定性，決定在402盤區輔助回風巷架設工字鋼棚。鋼棚架設長度為8.0m，鋼棚架設間距為1.0m。

（2）工字鋼棚主要由棚腿、底座、頂梁等部分組成，棚腿長度為3.5m，頂梁長度為4.0m。首先將底座固定在巷道堅硬底板上，并采用地錨將其固定；棚腿與底座之間采用六根螺母進行固定，為了保證棚腿架設穩固，在每根棚腿中部采用兩根錨桿將其與巷幫固定；棚腿安裝后采用卡纜將頂梁與棚腿固定，卡纜螺母預緊力不得低于200N·m。

（3）為了保證鋼棚架設穩固，所有鋼棚架設完成后在相鄰兩架鋼棚之間采用三組欄桿進行聯鎖保護（棚腿兩組、頂梁一組），同時在棚腿、頂梁與巷道圍巖間隙處填塞水泥背板。

圖2 8202高抽巷過巷段聯合支護斷面示意圖

3 效果

（1）采用注漿支護提高了巖體膠結穩定性。通過單軸抗壓試驗發現，8202高抽巷與402盤區輔助回風巷之間混合巖體注漿后，巖體單軸抗壓強度提高至56MPa，提高了巖體承載能力，有效防止頂板垮落事故發生。

（2）通過對8202高抽巷過巷段進行起底、鋪設工字鋼梁、澆筑等工序，形成復合底板，提高巷道底板穩定性，保證了施工巷道后期掘進過程中設備安裝、煤矸運輸、行人等安全。

（3）通過在402盤區輔助回風巷架設工字鋼棚對過巷段進行進一步加固，有效防止了圍巖應力影響，防止了層巖出現下沉、破碎現象。