厚煤層巷道破碎頂板支護(hù)優(yōu)化應(yīng)用

左曉鵬

（山西汾西香源煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 交城 030500）

引言

結(jié)合厚煤層巷道破碎頂板支護(hù)特點(diǎn)可以得知，通過(guò)采取科學(xué)的優(yōu)化措施，不但可以顯著提升支護(hù)效果，而且能夠明顯減小對(duì)頂板產(chǎn)生的負(fù)面影響，進(jìn)一步降低厚煤層巷道破碎頂板支護(hù)成本。同時(shí)，采取合理的頂板支護(hù)優(yōu)化措施，可以更好地提升掘進(jìn)速度，避免頂板出現(xiàn)大面積的下沉。因此，本文重點(diǎn)分析了厚煤層巷道破碎頂板支護(hù)優(yōu)化措施。

1 厚煤層巷道斷面與工藝分析

第一，為了確保頂板自身的承載能力得到有效提升，減小對(duì)頂板產(chǎn)生的影響，針對(duì)巷道斷面進(jìn)行有效的優(yōu)化特別重要。通過(guò)將煤礦巷道設(shè)計(jì)成半圓拱形，尺寸為4500 mm×3800 mm，高度是2300 mm，并采用綜合性較強(qiáng)的設(shè)備進(jìn)行掘進(jìn)，可以取得較好成效。

第二，提前做好鉆孔工作，設(shè)置3 排爆破孔，并在每排設(shè)置12 個(gè)爆破孔，爆破孔之間的距離為1 m、深度為1.3 m。

第三，為了進(jìn)一步提高施工質(zhì)量，在爆破施工之前，要求相關(guān)人員設(shè)置錨桿支護(hù)。設(shè)置15 根錨桿，并嚴(yán)格控制錨桿的埋設(shè)深度不超過(guò)1 m，相鄰的兩排采用交錯(cuò)支護(hù)設(shè)計(jì)方式。

第四，爆破施工完畢后，使用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)施工。

第五，下部斷面掘進(jìn)施工完畢后，在上部斷面部位填入適量的炸藥，并采用串聯(lián)方法，開(kāi)展后續(xù)的爆破施工。全部的掘進(jìn)施工結(jié)束后，作業(yè)人員需要及時(shí)將作業(yè)面浮煤清理干凈，如果發(fā)現(xiàn)頂板出現(xiàn)破損，需要立即補(bǔ)充完整。

第六，煤礦巷道在爆破施工之前，要求相關(guān)人員科學(xué)設(shè)置警示牌，通過(guò)采取此種方法，能夠有效保障施工人員的生命安全[1]。

2 巷道破碎頂板支護(hù)優(yōu)化要點(diǎn)

2.1 施工技術(shù)要點(diǎn)

通過(guò)采用錨棚支護(hù)技術(shù)，可以取得良好的施工效果。錨棚支護(hù)主要由兩部分組成，分別是鋼棚和錨索，鋼棚主要由棚腿與頂梁組成，在頂梁上部設(shè)置5 個(gè)圓形孔洞，圓孔的直徑是40 mm，巷道施工完畢后，在巷道的兩側(cè)設(shè)置鋼棚棚腿，棚腿長(zhǎng)度是1.5 m，安裝結(jié)束后，使用錨桿進(jìn)行固定處理。

棚腿安裝結(jié)束后，作業(yè)人員需要立即將頂梁插入棚腿之中，插入深度不宜小于100 m，并使用卡纜進(jìn)行固定處理，確保預(yù)應(yīng)力超出200 kN。在頂梁安裝環(huán)節(jié)，要求頂梁和巷道拱形面之間的接觸更加密實(shí)。鋼棚安裝結(jié)束后，還要使用專業(yè)設(shè)備開(kāi)展鉆孔作業(yè)，鉆孔深度是8 m，總共需要設(shè)置5 個(gè)鉆孔，鉆孔和頂梁圓孔位置保持對(duì)應(yīng)。

鉆孔施工完畢后，作業(yè)人員還要在鉆孔內(nèi)部加入錨固劑，并合理設(shè)置錨索，通常來(lái)講，錨索外漏長(zhǎng)度不宜小于0.3 m，并使用長(zhǎng)度為0.25 m 的工字鋼梁對(duì)錨索進(jìn)行固定處理，保證錨索的預(yù)緊力超出180 kN。同時(shí)，錨棚支護(hù)施工完畢后，還要采取同一種方法，針對(duì)第二架錨棚進(jìn)行支護(hù)處理，錨棚之間的距離為1 m，兩個(gè)相鄰的錨棚頂梁使用20 根錨桿進(jìn)行穩(wěn)定連接，確保巷道的頂板結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、安全。

2.2 錨棚支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

為了確保錨棚支護(hù)技術(shù)得到更好的運(yùn)用，施工人員在具體的工作中，需要嚴(yán)格控制錨桿長(zhǎng)度。如果采用常規(guī)的破碎頂板支護(hù)方式，通常需要采用5 根錨桿進(jìn)行施工，并設(shè)置鋼帶與錨索，在后期的施工期間，需要對(duì)鋼帶與錨索進(jìn)行加固處理。采用錨棚施工技術(shù)，能夠減少鋼帶和錨索的使用，顯著降低施工作業(yè)成本，同時(shí)，錨棚支護(hù)施工工藝流程更加簡(jiǎn)單，也能夠顯著縮短巷道的支護(hù)時(shí)間。

錨棚支護(hù)技術(shù)，主要指的是將鋼棚與錨索有效結(jié)合，并對(duì)頂板進(jìn)行科學(xué)支護(hù)。通過(guò)采取此種方法，可以確保單一錨桿所存在的缺陷得到更好彌補(bǔ)，確保頂板性質(zhì)得到有效改善，防止頂板在后期使用過(guò)程中出現(xiàn)大面積破壞，真正達(dá)到提升頂板穩(wěn)定性的目的[2]。

此外，錨棚支護(hù)技術(shù)不但可以應(yīng)用到煤礦巷道破碎頂板施工當(dāng)中，而且可以應(yīng)用到其他作業(yè)面破壞頂板施工中，故應(yīng)用范圍較廣泛。雖然此種施工工藝具備諸多優(yōu)點(diǎn)，但是在具體施工過(guò)程中，也存在較多缺陷，具體如下：

第一，結(jié)合鋼棚技術(shù)施工現(xiàn)狀可以得知，其專業(yè)化水平較高，再加上鋼棚的質(zhì)量較大，故會(huì)對(duì)后期的支護(hù)效果產(chǎn)生較大影響。

第二，鋼棚支護(hù)施工期間，通常需要投入較多勞動(dòng)力，一架完整的鋼棚一般需要4 個(gè)作業(yè)人員配合完成。

第三，鋼棚施工完畢后的10 h 之內(nèi)，要安排專業(yè)人員進(jìn)行看護(hù)，重點(diǎn)觀察鋼棚是否出現(xiàn)倒塌跡象。若發(fā)現(xiàn)鋼棚存在倒塌跡象，需要立即安排施工人員進(jìn)行更換[3]。

2.3 安全措施分析

2.3.1 頂板破碎支護(hù)安全管控要點(diǎn)

針對(duì)頂板破碎來(lái)講，通過(guò)采取短掘短支的施工方法，并結(jié)合具體情況，有效減少循環(huán)率，不斷縮短空頂距，確保錨索和錨桿可以更好地跟進(jìn)作業(yè)面，同時(shí)，在使用錨桿與錨索之前，還要對(duì)錨桿和錨索的質(zhì)量、規(guī)格進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保錨桿與錨索的各項(xiàng)性能可以更好地滿足施工要求。在實(shí)際施工過(guò)程中，嚴(yán)禁直接將支柱架在浮煤之上，并定期加大檢查力度，針對(duì)錨桿和錨索采取抽查方法，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，需要立即暫停施工，并采取有效的控制措施。

此外，在巷道掘進(jìn)施工期間，通過(guò)采取超前錨桿進(jìn)行有效的支護(hù)，避免在空頂下實(shí)施作業(yè)。巷道掘進(jìn)期間，一旦頂板出現(xiàn)破碎，需要立即將錨桿間距縮小，同時(shí)適當(dāng)加大檢查力度。針對(duì)錨桿、錨索施工特點(diǎn)能夠得知，通過(guò)采取定期檢查的方法，可以確保錨桿支護(hù)效果得到更好控制。相關(guān)人員在實(shí)際工作中，還要加強(qiáng)分析，如果發(fā)現(xiàn)錨桿的穩(wěn)定性下降，需要采取科學(xué)的應(yīng)對(duì)方案，并科學(xué)控制錨桿與錨索之間的距離。當(dāng)然，作業(yè)人員也要結(jié)合具體情況，對(duì)既有的施工方案內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，詳細(xì)記錄巷道與頂板數(shù)據(jù)變化情況，為后期的厚煤層巷道破碎頂板支護(hù)優(yōu)化提供便利，以從根本上減少安全事故的發(fā)生[4]。

2.3.2 錨桿、錨索支護(hù)安全管控要點(diǎn)

每隔10 m 開(kāi)展一次試驗(yàn)，作業(yè)人員通過(guò)使用螺紋錨桿與樹(shù)脂固定劑，確保螺紋錨桿的預(yù)緊力可以滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求。與此同時(shí)，相關(guān)作業(yè)人員還要對(duì)錨桿與錨索的錨固力進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)最終的試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)數(shù)值差距較大，需要采取有效的調(diào)整措施。

針對(duì)煤底來(lái)講，為了提升穩(wěn)定性，需要對(duì)支柱深度進(jìn)行檢查，在實(shí)際檢查過(guò)程中，如果巷道地質(zhì)情況出現(xiàn)變化，相關(guān)人員要結(jié)合具體的變化情況，采取科學(xué)的防控措施，進(jìn)而取得較好的防控效果[5]。

3 應(yīng)用效果分析

第一，采取優(yōu)化支護(hù)方式之后，運(yùn)輸順槽已經(jīng)掘進(jìn)到位，巷道在過(guò)斷層影響帶破碎區(qū)域的頂板沒(méi)有發(fā)生破碎，也沒(méi)有出現(xiàn)冒落，煤壁片幫現(xiàn)象得到良好的控制。與此同時(shí)，破碎區(qū)域的頂板永久支護(hù)效率明顯下降，使得巷道頂板的支護(hù)安全性、穩(wěn)定性得到全面提升。

第二，巷道掘進(jìn)施工后，要求相關(guān)人員進(jìn)行密切的觀察，針對(duì)破碎頂板支護(hù)優(yōu)化14 d 之內(nèi)，對(duì)頂板和兩幫煤巖體的蠕動(dòng)變化量進(jìn)行調(diào)整；在14～25 d 之內(nèi)，巷道圍巖在支護(hù)作用下，能夠達(dá)到應(yīng)力平衡的狀態(tài)，而頂板和兩幫的變形量不斷變小；25 d 之后，頂板和巷幫圍巖逐漸趨于穩(wěn)定。與此同時(shí)，巷道爆破施工之前，還要科學(xué)設(shè)置警示牌，通過(guò)采取此種方法，能夠更好地保障施工作業(yè)人員的人身安全。

巷道在掘進(jìn)施工期間，圍巖會(huì)出現(xiàn)較大的破碎變形現(xiàn)象，故相關(guān)人員在具體工作當(dāng)中，要對(duì)圍巖的變形機(jī)理和支護(hù)失效原因進(jìn)行有效分析，同時(shí)，結(jié)合具體情況，對(duì)厚煤層巷道破碎頂板支護(hù)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化。在厚煤層巷道破碎頂板支護(hù)優(yōu)化期間，巷道在后續(xù)的掘進(jìn)環(huán)節(jié)，圍巖并沒(méi)有出現(xiàn)較大面積的變形和破碎現(xiàn)象，使得破碎圍巖的支護(hù)質(zhì)量得到明顯提升，保障巷道更加安全[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)厚煤層巷道破碎頂板支護(hù)優(yōu)化措施進(jìn)行全面分析，可以確保厚煤層巷道破碎頂板支護(hù)效果得到顯著提升，防止厚煤層巷道破碎頂板在后續(xù)運(yùn)行期間出現(xiàn)大面積的失穩(wěn)現(xiàn)象。對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)講，在后期的發(fā)展過(guò)程中，需要有效調(diào)整巷道斷面，并結(jié)合具體情況，制訂完善的支護(hù)方案，不斷降低巷道支護(hù)成本，確保煤礦巷道破碎頂板更加穩(wěn)定，為煤礦開(kāi)采的順利進(jìn)行奠定良好基礎(chǔ)。