文/高瑞芳

泥化松軟滲水頂板巷道施工工藝

文/高瑞芳

山不拉煤礦坐落在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市，是中煤一建轉(zhuǎn)型發(fā)展自主收購(gòu)的第一座煤礦，井田位于東勝煤田的東南部。礦井共有可采煤層6層，現(xiàn)開(kāi)采煤層為3-1層，煤層平均厚度為1.7m。3107掘進(jìn)工作面位于井田一盤區(qū)東部，該面上、下順槽走向長(zhǎng)度1500m。當(dāng)運(yùn)輸順槽形成后，開(kāi)掘工作面切眼,當(dāng)切眼掘至106m時(shí)揭露一條16m斷層。

該斷層縮短了工作面切眼的長(zhǎng)度，促使工作面回風(fēng)順槽不得不提前布置（見(jiàn)3107工作面井上下對(duì)照?qǐng)D）。且受斷層影響，山不拉煤礦3107回風(fēng)巷道在施工過(guò)程中，前方遇到頂板坍塌、煤層氧化且滲水，頂板難以維護(hù)。為此，山不拉煤礦采取頂板鉆探疏放水、頂板超前撞楔、巷道架棚穿鞋等施工工藝，強(qiáng)行穿過(guò)該段頂板，及時(shí)圈定了工作面，保證了采掘接續(xù)，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

一、地質(zhì)條件概況

山不拉煤礦3-1煤層頂板巖性以砂質(zhì)泥巖為主。3-1煤層頂板遇水會(huì)出現(xiàn)泥化、離層現(xiàn)象，導(dǎo)致冒頂或網(wǎng)兜。

煤層底板為砂質(zhì)粘土及粉砂巖。砂質(zhì)粘土為第三系粘土層，遇水會(huì)導(dǎo)致底板泥化、底鼓，巷道巷幫片幫等現(xiàn)象。

井田地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，涌水量較小。井田內(nèi)分布有三條較大的斷層，把整個(gè)井田劃分為三個(gè)不規(guī)則的條帶，嚴(yán)重破壞了煤層的連續(xù)性，制約了煤層的布置和開(kāi)采。

二、頂板松軟原因分析及對(duì)策

1.地質(zhì)構(gòu)造分析

通過(guò)3107工作面井上、下對(duì)照?qǐng)D分析和對(duì)比后可知，工作面上方有溝壑分布。同時(shí)，經(jīng)過(guò)野外勘察及測(cè)量，發(fā)現(xiàn)回風(fēng)巷道布置在地面溝壑最低的地段。

上億年前的地殼運(yùn)動(dòng)所形成地質(zhì)構(gòu)造，將淺部的裂隙經(jīng)地面雨水沖刷形成溝壑。每年的雨水從高處流向低處，沿?cái)鄬?、裂隙不停地滲入地下，腐蝕了頂板巖層，破壞了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，致使破壞后的頂板結(jié)構(gòu)變得松軟，下伏的煤層氧化、變質(zhì)并泥化。

3107工作面井上下對(duì)照?qǐng)D

2.地面勘探測(cè)量數(shù)據(jù)分析

深入分析地面勘察、測(cè)量后所填繪的地形地質(zhì)圖可知，現(xiàn)有回風(fēng)巷道向前掘進(jìn)約65m后，沒(méi)有溝壑，且地表沖溝西高東低，即溝底在巷道后面。因此，回風(fēng)巷道向前推進(jìn)，將會(huì)離地面溝底標(biāo)高越來(lái)越高（見(jiàn)3107工作面井上下對(duì)照?qǐng)D）。

3.井下鉆探結(jié)果分析

山不拉煤礦掘進(jìn)人員在煤層變軟地段布置鉆孔，分左、中、右3個(gè)方向，成扇形、水平布置3組鉆孔，向前方進(jìn)行鉆探勘察。

鉆孔在煤層氧化、滲水地段，起初難以鉆探，總是堵孔，不能鉆進(jìn)。必須反復(fù)進(jìn)、出，處理堵孔現(xiàn)象，最終用風(fēng)、無(wú)水鉆進(jìn)。

鉆探結(jié)果表明：在回風(fēng)順槽62m處，煤層穿過(guò)泥化地段。

4.井上、井下實(shí)測(cè)資料對(duì)比

（1）通過(guò)地面實(shí)測(cè)，上部地表溝底標(biāo)高與井下工作面標(biāo)高相差40~50m，煤層埋藏較淺，下伏3-1煤層易受地表雨水的侵蝕和影響。

（2）煤層頂板以砂質(zhì)泥巖為主，通常情況下，它是較好的隔水層，上部雨水不易滲漏。但距離斷層越近，裂隙越發(fā)育，頂板越松軟，且泥化，即運(yùn)輸順槽將比回風(fēng)順槽更加松軟，且有泥化現(xiàn)象。這是因?yàn)閿鄬邮怯晁聺B的根本原因和主要條件之一。之所以滲水，是由于斷裂構(gòu)造溝通了頂板與煤層直接的通道，長(zhǎng)年累月的雨水侵蝕所致。

（3）地面65m走出沖溝，井下鉆探62m穿過(guò)氧化、滲水煤層地段，二者地質(zhì)資料基本相吻合。

綜合以上三點(diǎn)分析結(jié)果表明，回風(fēng)順槽頂板松軟，煤層氧化、泥化且滲水地段大約為62~65m。

山不拉煤礦掘進(jìn)隊(duì)最終決定通過(guò)頂板鉆探疏放水、頂板超前撞楔、巷道架棚穿鞋等施工工藝強(qiáng)行通過(guò)該頂板松軟、煤層泥化及滲水地段。

三、巷道支護(hù)方式及技術(shù)要求

1．?dāng)嗝娴拇_定

3107掘進(jìn)工作面斷面，原尺寸為 4.2m× 2.6m，現(xiàn)改為3.8m×2.6m，作為回風(fēng)巷，滿足通風(fēng)條件即可。

2.支護(hù)方式

在遇到頂板松軟、滲水段后，改為工鋼棚支護(hù)。

3．技術(shù)要求

工鋼棚棚腿穿鞋0.4m×0.25m。工鋼棚棚距0.6m。頂板條件特差時(shí)，可架設(shè)密集棚子支護(hù)。為防止巷道片幫、頂板掉渣、傷人，巷幫、巷頂應(yīng)鋪設(shè)金屬網(wǎng)，且梁頭、巷幫、巷頂要滿鉤滿盤，須用板皮或木板背實(shí)、背牢，接實(shí)頂板。

此外，為了防止頂板垮落，給頂板支護(hù)增加困難，還應(yīng)杜絕空頂作業(yè)。工鋼棚支護(hù)完成后，應(yīng)用1寸鐵管削尖頭部，向前撞楔，管長(zhǎng)1.8m。撞楔鐵管間距0.5m，頂板難以支護(hù)時(shí)，可縮小間距。先挖兩幫，下好梁腿，然后再挖上部，盡快搭上梁，減少空頂時(shí)間，然后再清理煤渣。工鋼棚之間需用鐵拉桿連接，從而增加棚梁的穩(wěn)定性和整體性。不間斷施工作業(yè)，手拉手交接班，避免隱患。

巷道施工過(guò)程中，為了減少頂板滲水量，應(yīng)從巷道的后面向頂部打鉆孔提前疏放，避免因滲水破壞頂板并加快頂板的垮落。

同時(shí)，為了避免巷道爛泥影響底板穩(wěn)固性和圍巖的穩(wěn)定性，對(duì)于滲入巷道的積水，應(yīng)在巷道中部挖坑放入器皿，引水入內(nèi)，及時(shí)排出。

四、結(jié)語(yǔ)

山不拉煤礦掘進(jìn)隊(duì)通過(guò)對(duì)井上、井下地質(zhì)情況詳細(xì)的調(diào)查、了解和勘察，并在綜合分析的基礎(chǔ)上，制定詳細(xì)的施工、支護(hù)方案，經(jīng)過(guò)15天的艱苦奮戰(zhàn)，最終順利安全地穿過(guò)了該頂板松軟、煤層泥化、滲水地段，安全經(jīng)濟(jì)效益明顯，并對(duì)同類巷道支護(hù)提供了有益的指導(dǎo)。

（作者單位：中煤第一建設(shè)有限公司山不拉煤礦）

（責(zé)任編輯：周瓊）