聯合支護技術在巷道礦壓較大區域中的應用

童丹丹

（山西天成元礦山安全技術咨詢有限公司，山西 太原 032001）

隨著煤礦淺部資源的日漸枯竭，山西很多煤礦已向更深部的下組煤進行布置開采。但由于深部煤炭資源存在礦壓增大的問題，圍巖穩定性也更為復雜。調研發現，我國每年煤礦新增井下巷道近6 000 km，其中相當一部分巷道為軟弱破碎圍巖，而松軟巖層相比硬質層更容易風化膨脹、發生變形，對井下支護方法、支護材料的選取提出更高的挑戰[1-2]。同時也是頂底板事故的高發區域。因此如何有效加強軟巖巷道得到支護工作、增強圍巖穩定性是保障井下頂底板安全的重要工作[3]。

1 巷道圍巖支護的意義

1.1 對礦井安全生產的重要價值

從保證礦井安全開采的角度出發，煤礦在投入正常生產后，如果巷道巖層較為軟弱，將不利于巷道的整體支護與穩定性維護，無形中增加了開采難度和工作任務，缺乏良好維護的巷道會導致煤炭產量出現失調的現象。

1.2 對二次來壓有保護作用

對巷道進行合理有效的頂板支護，可顯著抵抗二次來壓，對平衡圍巖應力有積極的效果，從而降低巷道破壞所引發的危害。通常而言巷道施工后，圍巖作用力如果超過其承壓強度則會增加巖層松動的危險性，嚴重的會發生圍巖變形，且該變形影響作用會不斷擴散。另一方面，松動圈作用力大于支架應力的狀況下，巷道還會產生程度各異的破壞現象。

1.3 對企業經濟效益的積極影響

圍巖支護不當會對井下安全埋下隱患，過高的一次性永久支護法則會提高噸煤成本。聯合支護可以對巷道圍巖進行快捷有效的防治，對煤礦節約生產成本有一定幫助。

2 工作面支護概況

義棠煤礦位于山西介休，目前已進入下組煤開采階段，正在開采10 號煤層100506 工作面。該工作面埋深超過400 m，據資料顯示，該煤層西翼軌道大巷測點XD25 至XD28 點之間的巷道高度較高，需采用人工假頂確保該段巷道行人安全，其中巷高5 m 以上巷道長超過100 m。由于巷道受地應力的影響，導致巷道移近并出現漿皮開裂的現象。同時人工假頂π 型梁出現折斷和彎曲，造成100506 順槽與下組煤西翼軌道大巷立體交叉處的風橋工字鋼棚腿變形。因此需要制定合理的支護方式確保該段巷道圍巖恢復穩定。

3 維護方案

3.1 聯合支護

在巷道兩幫增加錨索以加強巷道兩幫的支護強度，錨索采用中號鋼絞線向上傾斜補打，對巷道高于3.5 m 的區域，需在巷道兩幫補打一排錨索，間距為1 500 mm；對巷道高于5 m 的區域，需在巷道兩幫補打兩排錨索，間排距為1 500 mm×1 600 mm；對巷道高于7 m 的區域，需在巷道兩幫補打三排錨索，間排距為1 500 mm×1 800 mm，處理完畢后進行噴射混凝土。錨索托板采用M 型鋼帶，規格為GRT-M6，沿巷道走向方向且順向連結，形成錨索連接梁，預應力≥130 kN，承載力大于等于400 kN，見圖1。

圖1 巷道兩幫增加錨索維護示意圖

3.2 巷道維護

對100506-12#順槽與下組煤西翼軌道大巷立體交叉處的風橋段工字鋼棚腿變形處，在風橋工字鋼下支設單體液壓支柱做臨時支護，型號為DZ-42，然后撤出棚腿，向巷道深部擴掘500 mm，風橋前后多擴掘1 000 mm，擴掘長度為7 m，基礎厚度為300 mm，綁好鋼筋，橫筋與縱筋間排距為400 mm×400 mm，內筋與外筋間距為400 mm，保護層厚度為50 mm，聯系筋間排距為600 mm，支好模板，澆筑前預先埋錨索，然后進行澆筑，見圖2。

圖2 100506-12#順槽與下組煤西翼軌道大巷立體交叉處巷幫維護支護圖（mm）

3.3 支護效果

表1 為支護前后頂、底板和兩幫塑性區破壞深度和位移情況的數據記錄。可以發現巷道的形變情況有了極大的改善，位移量下降超過40%，塑性破壞區保持在支護前的20%～36%之間。

表1 不同工況下圍巖的塑性區破壞深度和位移情況

4 支護技術措施

4.1 施工作業前

在進行巷道維護施工前，由技術人員利用班前會貫徹學習本安全技術措施，嚴格按照措施規定要求進行安排。作業前要仔細觀察頂幫情況，做好敲幫問頂工作，對準備好噴漿設備、水泥、沙子、速凝劑以及各種工具、材料嚴加管理，保證所在工作區域安全后進行施工。

4.2 施工過程中

施工期間，必須安排專人觀察巷幫圍巖變化及支護情況，發現險情及時呼喊撤人，待頂幫垮落穩定后，重新進行“敲幫問頂”進行檢查、加固，確保安全后再施工。在此過程中，主要管理人員要注意保管周圍的電纜、風筒、設備，管線人員之間必須相互配合照應好，協調一致，做好自保互保工作。

4.3 爆破作業

嚴格執行“一炮三檢制”和“三人連鎖放炮”制，加強起爆前瓦斯檢查，防止漏檢，避免在瓦斯超限的情況下起爆；距工作面小于30 m 的拐彎巷拐彎后不得小于75 m；距工作面大于30 m 的拐彎巷拐彎后不得小于50 m。爆破時，要在所有能通往爆破地點的各通道距爆地點直線100 m 處站崗。班長要委派責任心強的人員站崗。巡崗人員要一一察看各站崗人員到位后，再通知爆破工起爆；爆破后，站崗人員要等巡崗人員通知撤崗時方可撤崗，站崗期間不得擅自離開崗位。

4.4 噴漿作業

噴射前，巷幫有活矸時，必須及時處理，然后進行噴漿作業。噴漿時，噴頭盡量垂直巖面，噴頭與巖面的距離保持在800～1 000 mm，噴漿過程中水壓控制在0.3～0.4 MPa，風壓控制在0.2～0.3 MPa，噴漿回彈率不得超過20%。施工完畢后需對施工地點的雜物進行清理，完成收尾工作。

5 結語

以“錨網索噴+混泥土噴射”為主的聯合支護技術，可以對受地應力影響較大的巷道形成有效支撐，位移量的降幅超過40%，可有效避免人工假頂π 型梁出現折斷和彎曲變形現象，從根本上保障了工作面的安全生產。