特殊地質(zhì)條件巷道掘進工作面頂板控制技術(shù)

侯宇隆

太原煤炭氣化（集團）有限責(zé)任公司嘉樂泉煤礦 山西太原 030204

1 巷道支護影響要素與掘進技術(shù)分析

1.1 巷道支護影響要素

煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜多變，為礦井回采作業(yè)的有效開展造成了諸多困擾，對井下巷道的支護作業(yè)提出了更加嚴格的要求，保障可靠的支護為首要選擇。受長期地質(zhì)構(gòu)造運動的持續(xù)影響，煤礦井田范圍內(nèi)的地下巖層多有不同程度的破壞，巖層碎裂與節(jié)理發(fā)育現(xiàn)象普遍，這就使得煤炭回采中往往會發(fā)生巖層壓力增大、裂紋增多等現(xiàn)象，導(dǎo)致巷道頂板壓力持續(xù)增加。此外，在地質(zhì)條件的影響下，巷道圍巖強度往往會變小，特別是在地質(zhì)構(gòu)造帶附近進行巷道掘進時，圍巖強度更是十分有限，而當(dāng)巷道周圍巖體中存在豐富的地下水資源時，圍巖還可能發(fā)生軟化現(xiàn)象，為巷道支護的有效開展造成極大麻煩。當(dāng)巷道頂幫壓力增大時，其底板圍巖中很大概率出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，進而導(dǎo)致軟巖底板發(fā)生底鼓現(xiàn)象，從而使得軌道鋪設(shè)難度大增，給巷道最終支護的有效開展造成重大阻礙[1]。

根據(jù)頂?shù)装鍘r性和松軟性，確定其支護方式的選擇，錨桿巷道要利用頂板離層指示儀和錨桿索測力計時時觀察頂板變化，架棚巷道要時時監(jiān)測頂?shù)装逡平看_定頂板變化情況，根據(jù)頂板變化情況確定其相應(yīng)的頂板加強支護措施。

1.2 掘進技術(shù)

（1）掘進工藝。井下巷道掘進工藝大體可劃分為綜掘和炮掘兩大類。在具體的掘進工藝選擇中，根據(jù)巷道巖性的不同選擇不同的巷道掘進工藝，煤巷適宜上綜掘的要優(yōu)先考慮綜掘；巷道開口和巖巷且巷道拐彎時要優(yōu)先考慮炮掘；（2）綜掘就是機械化程度比較高，工人勞動強度低，掘進的斷面規(guī)則，然后容易控制，炮掘用鉆爆法就是打眼放炮，工人需要親自打鉆眼，然后裝藥起爆，安全系數(shù)相對較低，工人勞動強度大，而且斷面不好控制，機械化程度比較低，受井下條件的約束也比較多，且對巷道圍巖的破壞程度較大。

2 頂板事故預(yù)防

（1）開工前必須掌握巷道所在地區(qū)的地質(zhì)條件和水文地質(zhì)勘測報告，針對施工過程中需要穿過的所有巖層巖性進行準(zhǔn)確預(yù)測與分析。（2）以地質(zhì)資料為依據(jù)，制定有效的施工方法與安全措施。（3）始終堅持一次性成巷基本原則，盡可能縮短圍巖直接暴露時間與實際面積大小。（4）做好敲幫問頂，在交接班和打眼放炮之前、之后都要通過敲幫問頂來排查各項隱患，確定并排除所有不利因素后才能正式開工。（5）對空頂距離進行嚴格控制，必須使用前探梁進行可靠的臨時支護，不得空頂作業(yè)[2]。（6）按照設(shè)計要求進行支護施工，使支護質(zhì)量滿足實際要求。（7）在施工中應(yīng)密切注意圍巖實際壓力及其發(fā)生的變化，切實強化頂板管理，避免頂板事故產(chǎn)生。（8）在長距離掘進過程中，應(yīng)對工作面之后支護實際情況進行經(jīng)常性檢查，做好日常維護。當(dāng)發(fā)現(xiàn)變形情況較為嚴重，且支架出現(xiàn)折損時，需要及時制定維護措施對其進行加固修復(fù)。

3 頂板事故處理

3.1 局部冒頂處理

（1）先對冒落區(qū)支架進行加固。對于用棚子進行支護的，需要以圍巖壓力為依據(jù)對棚距進行加密，切實將棚子扶穩(wěn)和扶正。在棚子間還應(yīng)設(shè)置拉桿，確保支架可以形成穩(wěn)定的聯(lián)合體。（2）及時進行封頂，對冒頂范圍不斷擴大進行控制，大多通過架設(shè)支架來處理。現(xiàn)場的施工人員應(yīng)處于安全地點，清除處于冒落頂部的所有活石，并及時架設(shè)支架，將護頂?shù)哪径馀帕泻茫瑢⒚奥涞淖罡咛帲瑥亩秧斖凶3]。如果冒頂高度在3m以內(nèi)，但長度相對較大時，應(yīng)按照從外到里的順序，在現(xiàn)有圓木的有效保護作用下，逐段實施支架與木垛的架設(shè)。（3）冒頂錨噴支護，先將頂幫部位的活石清除干凈，然后向冒頂區(qū)中持續(xù)噴射混凝土，將噴射厚度控制在30-50mm以內(nèi)，先進行封頂，然后封兩側(cè)；待混凝土達到凝固后，將錨桿打入，同時進行掛網(wǎng)復(fù)噴，復(fù)噴厚度不可超過20mm。

3.2 大范圍冒頂處理

（1）要遵循由外向里，先上后下，先頂后幫，先支后拆，先近后遠的處理原則；先架設(shè)規(guī)格小于原巷道的若干支架，此時使巷道可以暫時恢復(fù)正常，然后將煤矸石清除干凈后，進行永久支架的架設(shè)。（2）采用一次成巷的方法進行修復(fù)[4]。當(dāng)冒頂面積相對較大與修復(fù)不會對正常生產(chǎn)造成太大影響時可采用這一方法。

4 應(yīng)對嚴重破碎礦體的技術(shù)措施

在嚴重破碎礦體掘進巷道，要短掘短進，采用前探梁支護的辦法管理不穩(wěn)定頂板，頂板巖性突變地段，要及時增加錨桿索數(shù)量，縮小間排距，并采用鋼筋壓金屬網(wǎng)、及時噴漿的辦法加強支護突變帶頂板，錨桿索數(shù)量。間排距、角度、扭矩、拉拔力要定期檢查，保證符合支護設(shè)計要求；如發(fā)現(xiàn)錨桿索錨固部到穩(wěn)定巖層中的現(xiàn)象，要及時改變支護方式，架棚或砌碹、混合支護等被動支護方式進行支護[5]。

5 結(jié)語

巷道掘進作為井下生產(chǎn)作業(yè)得以順利開展的必要前提，掘進中巷道支護的有效性，是保障巷道掘進作業(yè)安全的關(guān)鍵所在。特別是在特殊地質(zhì)條件下，巷道圍巖不穩(wěn)定性強，只有開展針對性研究，在基于生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上，確定相應(yīng)的防治措施，才能自根本上實現(xiàn)對生產(chǎn)安全的有效保障，為礦井生產(chǎn)的持續(xù)進行奠定基礎(chǔ)。