掘進工作面過頂板破碎區聯合支護技術

王雨豪

(潞安集團 司馬煤業公司，山西 長治 047105)

1 工程概況

司馬煤礦1209工作面回風巷位于1209工作面東部，東臨1208回采工作面，西臨1209高抽巷，南連1209工作面切眼，北連二采區集中膠帶巷(里段)，長度1 072 m。

2018年4月初，礦方按照采掘銜接安排開始掘進1209回風巷。此時，1208回采工作面推進到距停采線約150 m處(距二采區集中膠帶巷(里段)約210 m)。

工作面布置情況見圖1。

圖1 工作面布置示意

1209回風巷沿3號煤層底板掘進，采用矩形斷面，規格為5 m(寬)×3.5 m(高)。煤層直接頂為深灰色砂質泥巖，厚度約5.13 m；老頂為灰-深灰色細粒砂巖，厚度約8.78 m；直接底為深灰色炭質泥巖，厚度約2.20 m；老底為深灰色粉砂巖，厚度約2.22 m。圍巖情況較為穩定。

1209回風巷掘進過程中共穿過4條正斷層，從北向南依次為F33正斷層、F64正斷層、F65正斷層、F54正斷層。F33正斷層距二采區集中膠帶巷(里段)330 m，傾角45°，落差3 m；F64正斷層距二采區集中膠帶巷(里段)434 m，傾角80°，落差1.8 m；F65正斷層距二采區集中膠帶巷(里段)476 m，傾角62°，落差1.8 m；F54正斷層距二采區集中膠帶巷(里段)487 m，傾角45°，落差2.5 m。

2 施工技術方案

針對1209回風巷在施工過程中所面臨的特殊情況，通過分析研究，最終確定將1209回風巷掘進工作面分為正常區域(南半部，長度550 m)和頂板破碎區域(北半部，長度522 m)，分別制定了不同的支護技術方案。

2.1 正常區域段支護方案

參照鄰近工作面的支護參數，對正常區域段進行了支護。

1) 頂板支護。每排采用MSGLW-500/22 mm×2 400 mm的高強度螺紋鋼錨桿6根，間排距為900 mm×900 mm，所有錨桿配套使用1010尼龍阻尼墊圈及球型墊，樹脂錨固劑加長錨固，每根錨桿采用MS(CKb+Z)2360、MSZ2360樹脂錨固劑各1支，鋪設金屬網和D16 mm圓鋼焊制的鋼筋梯子梁，錨桿的預緊力矩不小于300 N·m，且不大于360 N·m，錨桿錨固力不得小于100 kN。垂直巷道走向打設槽鋼錨索加強支護，錨索規格為SKL22-1/1 770 mm-7 300 mm，間排距為1 800 mm×1 800 mm，采用2 500 mm的16號槽鋼為托梁，鎖具與槽鋼托梁間墊片規格為120 mm×150 mm×20 mm，錨固劑為1支MS(CKb+Z)2360、2支MSZ2360，錨索預緊力不得小于200 kN，為彌補錨索預緊力損失，按照不低于設計預緊力30%(即260 kN)的超張拉比例進行超張拉。

2) 兩幫支護。幫部采用MSGLW-500/22 mm×2 000 mm的高強度螺紋鋼錨桿，每排布置4根，間排距為900 mm×900 mm，所有錨桿配套使用1010尼龍阻尼墊圈及球型墊，樹脂錨固劑端部錨固，每根錨桿采用1支MSZ2360樹脂錨固劑，兩幫均鋪設雙向式拉伸塑料網和D14 mm圓鋼焊制的鋼筋梯子梁，錨桿的預緊力矩不小于300 N·m，且不大于360 N·m，錨桿錨固力不得小于100 kN。靠1208運巷側巷幫打設兩根單體錨索，錨索規格為SKL22-1/1 770 mm-4 300 mm，間排距為1 600 mm×1 800 mm，配套使用300 mm×300 mm×16 mm的拱形鋼托盤，拱高不得小于60 mm，配套使用1支MS(CKb+Z)2360、2支MSZ2360錨固劑，錨索預緊力不得小于200 kN，為彌補錨索預緊力損失，按照不低于設計預緊力30%(即260 kN)的超張拉比例進行超張拉。支護示意見圖2。

圖2 正常區域段支護斷面(mm)

2.2 頂板破碎區域段支護方案

經過技術對比結合經驗數據，通過頂板破碎區域期間，采用以下方式加強支護：①在原有巷道支護基礎上，采用錨網、槽鋼錨索加密的支護方式；②進入頂板破碎區域后，槽鋼錨索打設方式變更為排排槽鋼；③視現場情況，平行于巷道走向打設順巷槽鋼錨索；④巷道頂板破碎導致頂錨桿預緊力無法達到設計值時，在錨桿附近補打4.3 m單體錨索，對巷道進行加強支護；⑤巷道壓力顯現明顯，巷道頂幫破碎，導致部分錨桿失效等現象時(根據現場評估而定)，在原有支護基礎上，架設π型鋼梁棚進行被動支護；⑥受F33、F64、F54、F65斷層等地質條件的影響，巷道頂板破碎導致頂板控制困難時，在斷層前后10 m范圍內采取超前預注漿、后支護的方式進行掘進以增加巷道的穩固能力，提高巷道承壓強度，對松軟破碎圍巖進行加固；⑦在采取注漿控制頂板同時，根據現場情況，酌情進行密集穿管作業，加強巷道頂板控制。

具體參數如下：①錨桿打設排距由900 mm縮小至800 mm，槽鋼錨索打設排距由1 800 mm縮小至800 mm，其余支護參數不變；②打設順巷槽鋼錨索時，平行于巷道走向，距巷幫500 mm，順巷打設；③架設π型鋼梁棚時垂直巷道走向，施工采用“一梁二柱”方式，棚距為800 mm，棚腿距梁端為113 mm，采用長度為4 800 mm的7號π型鋼，單體柱型號為DW35-250/110X；④在迎面墻頂角處根據巷道坡度水平打設D42 mm的鉆孔，間距300 mm，深度3 000 mm，共打設17個，打設完畢后，將鋼管插入鉆孔內，鋼管采用33 mm無縫鋼管，長度3 000 mm。

支護示意見圖3，密集穿管示意見圖4。

圖3 頂板破碎區域段支護斷面(mm)

圖4 密集穿管作業剖面(mm)

3 結 語

1209回風巷掘進工作面在采用聯合支護方式后，通過頂板破碎區時效果良好，頂板下沉量控制在300 mm以內、兩幫移近量控制在500 mm以內。在其他類似地質條件的掘進工作面通過構造時或與回采工作面交鋒時可以推廣此種支護方式。