“人工假頂+錨棚”聯(lián)合支護(hù)在巷道冒漏區(qū)中的應(yīng)用

韓 雨

（山西焦煤霍州煤電臨汾宏大雪坪煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041000）

1 2302運(yùn)輸順槽概況

山西焦煤霍州煤電臨汾宏大雪坪煤業(yè)有限公司2302 運(yùn)輸順槽位于三采區(qū)西南部，東部為三采區(qū)皮帶巷，南部為軌道大巷，西部為5302 順槽，北部為實(shí)體煤。

根據(jù)《9+10+11 號(hào)2302 順槽掘進(jìn)地質(zhì)說(shuō)明書》和2302 順槽開(kāi)口處實(shí)際揭露情況，2302 順槽掘進(jìn)面地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層傾角平緩，煤層為太原組9+10+11號(hào)煤層。

9 號(hào)煤層位于太原組下段頂部、K2灰?guī)r之下，煤層厚0.86～1.20 m，平均厚1 m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不含夾矸，為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，煤層頂板為K2石灰?guī)r，底板為泥巖[1-3]。10+11 號(hào)煤層位于太原組下段，上距9號(hào)煤層0.75～1.2 m，平均距離為1.0 m，煤層厚度5.06～5.97 m，平均厚5.6 m，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，含0～3 層夾矸，為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。煤層頂板為石灰?guī)r，底板為泥巖、炭質(zhì)泥巖，煤層頂、底板具體巖性如表1 所示。

表1 2302 運(yùn)輸順槽掘進(jìn)煤層頂?shù)装鍘r性表

2302 運(yùn)輸順槽掘進(jìn)570 m 處時(shí)揭露一條F6 正斷層，斷層落差為1.4 m，傾角為52°，巷道過(guò)斷層時(shí)采用直接破巖法，截至2020 年12 月13 日，2302 運(yùn)輸順槽已掘進(jìn)582 m，巷道在揭露斷層時(shí)，頂板出現(xiàn)局部破碎現(xiàn)象。隨著巷道的開(kāi)拓延伸，當(dāng)巷道掘進(jìn)至578 m 處時(shí)，頂板開(kāi)始出現(xiàn)冒漏，冒漏高度為0.6 m，當(dāng)巷道掘進(jìn)至582 m 處時(shí)，頂板冒漏高度達(dá)1.9 m，冒漏寬度為3.7 m，采用傳統(tǒng)錨桿（索）支護(hù)難度大，支護(hù)效果差[4]。

2 冒漏區(qū)支護(hù)技術(shù)

為了提高冒漏區(qū)圍巖穩(wěn)定性，防止冒漏區(qū)范圍擴(kuò)大，機(jī)掘一隊(duì)決定對(duì)冒漏區(qū)頂板采取“人工假頂+鋼棚”聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。

2.1 人工假頂支護(hù)

為了對(duì)冒漏區(qū)頂板進(jìn)行填充，保證冒漏區(qū)頂板整體穩(wěn)定性，決定對(duì)冒漏區(qū)頂板采取人工假頂支護(hù)方式。

1）首先對(duì)冒漏區(qū)頂板采取單錨索支護(hù)，頂板采用的錨索長(zhǎng)度為4.3 m，直徑為17.8 mm，錨索外露端采用長(zhǎng)度為0.6 mm 的工字鋼梁進(jìn)行支護(hù)；由于冒漏區(qū)頂板不規(guī)則，頂板錨索以支護(hù)到位為宜[5]。

2）冒漏區(qū)頂板錨索支護(hù)結(jié)束后，在冒漏區(qū)下方施工3 架錨索吊棚，每架錨索吊棚主要由1 根長(zhǎng)度為4.2 m 的工字鋼梁和2 根長(zhǎng)度為4.3 m 的錨索組成；錨索吊棚布置排距為2.5 m，吊棚與巷道兩幫垂直布置，錨索吊棚施工完成后，保證吊棚面距巷道頂板間距為0.1 m。

3）3 架錨索吊棚施工完后，在吊棚上方平鋪5 根長(zhǎng)度為4.5 m 的工字鋼梁，工字鋼梁與錨索吊棚之間采用卡纜進(jìn)行固定。

4）工字鋼梁平鋪后，在鋼梁上方依次平鋪鋼筋網(wǎng)、風(fēng)筒布，鋼筋網(wǎng)采用8 號(hào)鉛絲編制而成，每片鋼筋網(wǎng)長(zhǎng)度為2.0 m、寬度為1.2 m，鋼筋網(wǎng)與鋼梁之間采用14 號(hào)鉛絲進(jìn)行捆綁。

5）鋼筋網(wǎng)及風(fēng)筒布鋪設(shè)完后，在其上方鋪設(shè)2 組木垛，道木長(zhǎng)度為2.0 m，寬度為0.15 m，木垛架設(shè)時(shí)呈“井”字形布置，2 組木垛布置間距為1.0 m，木垛鋪設(shè)到位后必須與冒漏區(qū)頂板接觸嚴(yán)實(shí)。

6）2 組木垛鋪設(shè)完后，采用張拉機(jī)具對(duì)3 架錨索吊棚進(jìn)行預(yù)緊；同時(shí)為了防止假頂間隙處出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象，對(duì)假頂區(qū)采用羅克休膨脹劑進(jìn)行填充。

2.2 鋼棚支護(hù)

為了提高人工假頂整體穩(wěn)定性，人工假頂施工完后，決定在假頂區(qū)域架設(shè)密集工字鋼棚。

1）2302 運(yùn)輸順槽冒漏區(qū)架設(shè)的工字鋼棚主要由頂板、棚腿、拉筋、底座、固定錨桿、卡纜等部分組成；頂梁由長(zhǎng)度為4.2 m、寬度為0.12 m 的槽鋼焊制而成，棚腿長(zhǎng)度為3.5 m，由11 號(hào)工字鋼梁制成；拉筋長(zhǎng)度為0.6 m，由12 號(hào)槽鋼焊制而成，每架鋼棚由4 根拉筋對(duì)頂梁及棚腿進(jìn)行固定。

2）在2302 運(yùn)輸順槽575 m 處開(kāi)始架設(shè)矩形鋼棚，鋼棚架設(shè)間距為1.0 m，首先在巷道底板處采用地錨將2 架棚腿底座進(jìn)行固定，底座安裝好后，將棚腿與底座進(jìn)行固定；為了提高鋼棚承載能力及抗壓強(qiáng)度，棚腿安裝時(shí)與底座夾角為75°。

3）安裝好鋼棚棚腿及底座后，安裝頂梁，頂梁與棚腿之間采用卡纜進(jìn)行固定，為了提高頂梁穩(wěn)固性，在固定頂梁與棚腿后，頂梁與棚腿之間采用拉筋進(jìn)行固定，如圖1 所示。

圖1 2302 運(yùn)輸順槽冒漏區(qū)頂板聯(lián)合支護(hù)斷面示意圖（mm）

4）所有鋼棚安裝完成后，在相鄰2 架鋼棚棚腿之間采用2 組拉桿進(jìn)行固定，鋼棚安裝好后，必須保證鋼棚頂梁與頂板接觸嚴(yán)實(shí)，若頂梁與頂板之間存在間隙時(shí)，采用水泥背板進(jìn)行填充。

3 結(jié)語(yǔ)

截至2020 年12 月25 日，2302 運(yùn)輸順槽已掘進(jìn)至604 m，且巷道已過(guò)斷層影響區(qū)。機(jī)掘一隊(duì)對(duì)斷層冒漏區(qū)采取“人工假頂+鋼棚”聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，對(duì)冒漏區(qū)圍巖安裝頂板離層儀，并進(jìn)行了15 d 的現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，人工假頂施工后5 d 范圍內(nèi)，受頂板圍巖塑性變形影響，頂板出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，下沉量為0.12 m；在5～15 d 范圍內(nèi)，頂板變形量逐漸減小，最終頂板下沉量控制在0.17 m 以下。采取聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，巷道在后期掘進(jìn)過(guò)程中，冒漏現(xiàn)象得以有效控制，取得了顯著應(yīng)用成效。