單軌吊巷道開(kāi)口安全施工技術(shù)研究

張建生

（山西焦煤西山煤電西銘礦安監(jiān)處，山西 太原 030052）

引言

一直以來(lái)，綜采工作面支護(hù)質(zhì)量和支護(hù)效果是保證其高效、安全生產(chǎn)的前提。在實(shí)際生產(chǎn)中由于工作面巷道服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)其底板會(huì)出現(xiàn)一定的底鼓現(xiàn)象，從而影響工作面的運(yùn)輸效率和生產(chǎn)能力。為了避免上述現(xiàn)象，常在工作面采用單軌吊輔助運(yùn)輸方式承擔(dān)相應(yīng)的液壓支架以及工作面其他材料的運(yùn)輸任務(wù)[1]。鑒于液壓支架以及其他材料的載荷較大其會(huì)影響工作面巷道頂板的穩(wěn)定性，加之在工作面?zhèn)认蜉d荷的影響下，巷道頂板的變形及失穩(wěn)機(jī)理已經(jīng)發(fā)生變化。為此，需加強(qiáng)對(duì)單軌吊巷道圍巖變形機(jī)理的研究，并根據(jù)實(shí)際情況提出有效措施對(duì)單軌吊巷道的圍巖進(jìn)行控制。

1 西銘礦48611工作面工程概況

本文以西銘礦的48611單軌吊巷道為例開(kāi)展研究。西銘礦目前可供開(kāi)采的煤層包括有2號(hào)、3號(hào)、8號(hào)以及9號(hào)等。48611工作面目前采用單軌吊的輔助運(yùn)輸方式，該工作面的主要開(kāi)采煤層為8號(hào)煤層，8號(hào)煤層的平均厚度為6 m，最大煤層厚度為6.75 m，最小煤層厚度為5.55 m；8號(hào)煤層的傾角范圍為0°～9°，平均傾角為3°。8號(hào)煤層的頂?shù)装迩闆r如表1所示。

表1 8號(hào)煤層頂?shù)装迩闆r

48611單軌吊巷道斷面形狀為矩形，其中巷道寬度為4.8m，巷道高度為3.8m，巷道凈寬度為4.6m，巷道凈高度為3.7 m；巷道斷面面積為18.24 m2，巷道凈斷面面積為17.02 m2。

2 單軌吊對(duì)巷道頂板圍巖穩(wěn)定性的影響分析

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了解決由于巷道底板底鼓現(xiàn)象影響其他形式輔助運(yùn)輸效率的問(wèn)題，采用單軌吊的輔助運(yùn)輸方式。8號(hào)煤層所屬工作面的頂板為典型的層狀結(jié)構(gòu)，在單軌吊輔助運(yùn)輸物料及液壓支架等大載荷運(yùn)量的影響下，巷道頂板的錨固點(diǎn)巖層和上層巖層的變形不均勻，導(dǎo)致巷道各個(gè)巖層中間存在離析現(xiàn)象，具體表現(xiàn)如圖1所示。

圖1 單軌吊輔助運(yùn)輸導(dǎo)致巷道頂板巖層的分離現(xiàn)象示意圖

當(dāng)巷道在單軌吊影響下出現(xiàn)巖層的分離現(xiàn)象后，巷道頂板變形到一定階段后會(huì)長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)，而且巷道頂板和兩幫冒落到一定程度后也會(huì)長(zhǎng)期保持此狀態(tài)。但是，隨著巷道的開(kāi)挖巷道頂板圍巖應(yīng)力的穩(wěn)定遭到破壞，巖層的冒落會(huì)逐漸呈現(xiàn)向上的發(fā)展，即各個(gè)巖層自下而上其對(duì)應(yīng)的冒落高度逐漸減小。為此，我國(guó)煤礦針對(duì)上述問(wèn)題當(dāng)前主要采用錨桿+錨索聯(lián)合支護(hù)方式。值得注意的是，需根據(jù)單軌道巷道圍巖及地質(zhì)條件合理確定錨桿、錨索支護(hù)參數(shù)，確保其能夠有效解決頂板離層變形的破壞問(wèn)題[2]。

3 單軌吊巷道頂板圍巖的控制方案及施工技術(shù)研究

3.1 單軌吊巷道頂板圍巖的控制方案

48611工作面所采用的輔助運(yùn)輸方式為單軌吊運(yùn)輸，其運(yùn)輸任務(wù)為對(duì)工作面液壓支架的運(yùn)行。目前，48611工作面在單軌吊運(yùn)輸載荷的影響下巷道頂板已經(jīng)發(fā)生了斷裂甚至垮塌的現(xiàn)象。但是，單軌吊仍然錨固于巷道頂板中。為了進(jìn)一步保證生產(chǎn)的安全性和運(yùn)輸效率，需對(duì)單軌吊巷道進(jìn)行支護(hù)。

結(jié)合單軌吊所運(yùn)輸液壓支架的具體型號(hào)為ZT15300/24/39.5，其總體質(zhì)量為35 500 kg。經(jīng)換算可知，運(yùn)輸液壓支架時(shí)單軌吊每根錨桿的最大垂直拉力為44 kN，最大水平拉力為26 kN。為此，針對(duì)48611單軌吊巷道存在的巖層分離、頂板斷裂以及冒落等問(wèn)題，針對(duì)性地設(shè)計(jì)如下支護(hù)方案。

48611單軌吊巷頂板采用錨桿支護(hù)，七花型布置，間排距1 500 mm×1 500 mm。護(hù)幫采用錨桿、金屬網(wǎng)（規(guī)格1 600 mm×3 200 mm）聯(lián)合支護(hù)，幫錨桿矩形三排布置，間排距1 500 mm×1 400 mm，上排距頂300 mm。

巷道支護(hù)錨桿全部采用Φ20 mm×1 800 mm礦用螺紋鋼錨桿，每根錨桿用MSK2380和MSCKb2360型樹(shù)脂錨固劑各一卷錨固，每根頂錨桿配成品托片（100 mm×100 mm）一個(gè)，每根幫錨桿配成品井字托片（150 mm×200 mm）一個(gè)，頂部每排靠幫的兩根錨桿使用斜片。開(kāi)口錨索采用一卷MSCKb2360、兩卷MSK2380型樹(shù)脂錨固劑錨固，托盤(pán)采用長(zhǎng)×寬×厚=250 mm×250 mm×14 mm的鋼板，鋼板正中有直徑Φ20 mm的圓孔。錨桿隨著巷道掘進(jìn)緊跟工作面支護(hù)。金屬網(wǎng)采用50 mm×50 mm菱形網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)針規(guī)格為12#×500 mm，聯(lián)網(wǎng)距不大于200 mm，搭接長(zhǎng)度不小于100 mm。

工作面循環(huán)進(jìn)度3 m，最大控頂距3.4 m，最小控頂距0.4 m。

當(dāng)掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)不能正常使用時(shí)，臨時(shí)掩護(hù)采用兩根6 m長(zhǎng)3寸鋼管和加工好的鋼筋護(hù)網(wǎng)作前探梁臨時(shí)掩護(hù)，每根3寸鋼管用3個(gè)加工好的4寸鋼管吊環(huán)固定在頂錨桿上，每次掘進(jìn)后及時(shí)將前探梁延伸至掌子面，然后再進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，吊環(huán)及鋼管隨工作面推進(jìn)而前移。將鋼筋護(hù)網(wǎng)平鋪至前探梁上，根據(jù)巷道中線及錨桿間、排距進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè)，錨桿支護(hù)作業(yè)必須從正中向兩幫延伸，打一根、注一根。循環(huán)進(jìn)度1.0 m，最大控頂距1.4 m，最小控頂距0.4 m[3]。

3.2 單軌吊巷道頂板圍巖控制安全施工技術(shù)措施

為保證對(duì)單軌道巷道的支護(hù)效果和支護(hù)質(zhì)量，要求支護(hù)安全措施嚴(yán)格按照如下要求執(zhí)行：

1）頂、幫錨桿錨固力，每隔300根檢查三組，一組3根；做拉拔檢查時(shí)，兩人配合，一人固定拉拔器，一人打壓觀察壓力表讀數(shù)，并做記錄；拉拔時(shí)，兩人應(yīng)離開(kāi)拉拔器至少5 m，以防錨桿崩斷傷人；完成后把拉拔器放到固定地方保護(hù)好[4]。

2）錨桿外露長(zhǎng)度控制在10～50 mm之間。

3）錨桿孔深誤差控制在0～+10 mm。

4）錨桿攪拌樹(shù)脂錨固劑過(guò)程中不能停頓，要一氣呵成，不能反復(fù)攪拌，導(dǎo)致錨固失敗。

5）攪拌樹(shù)脂錨固劑后15 min張拉錨桿，頂錨桿緊固力達(dá)到240 kN以上，幫錨桿緊固力達(dá)到190 kN以上。

6）錨桿安裝48 h后，如發(fā)現(xiàn)預(yù)緊力下降，必須及時(shí)補(bǔ)拉。

7）頂錨桿的錨固力不小于90 kN，扭矩不小于240 N·m；幫錨桿的錨固力不小于50 kN，扭矩不小于190 N·m；錨索錨固力不低于200 kN，張拉預(yù)緊力達(dá)到100 kN。

8）拉拔實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)錨固不合格的錨桿，必須立即在其200 mm周圍補(bǔ)打合格的錨桿。

9）開(kāi)口三角使用鋼筋網(wǎng)包好，維護(hù)長(zhǎng)度不小于2 m[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

單軌吊巷道除了煤層正常開(kāi)挖導(dǎo)致其巷道頂板圍巖應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化外，在單軌道輔助運(yùn)輸?shù)挠绊懴孪锏理敯宓淖冃吻闆r相對(duì)復(fù)雜，更容易出現(xiàn)巷道頂板的斷裂、冒落等情況。因此，針對(duì)單軌吊巷道頂板及兩幫圍巖平衡狀態(tài)被破壞的情況，需結(jié)合其輔助運(yùn)輸設(shè)備的實(shí)際情況進(jìn)行核算，以得出最佳支護(hù)方案，與此同時(shí)，還需嚴(yán)格按照支護(hù)質(zhì)量要求對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行實(shí)施。