呂棟林

(同煤集團(tuán)技師學(xué)院，山西 大同 037003)

0 引言

風(fēng)氧化作用導(dǎo)致煤巖層裂隙發(fā)育、增加了煤巖體孔隙率，提高了煤巖導(dǎo)水能力。如果采掘空間與風(fēng)氧化煤巖之間導(dǎo)通，頂板水會(huì)從聯(lián)通的通道內(nèi)流入采掘空間。煤巖層裂隙的進(jìn)一步發(fā)育也會(huì)破壞頂板整體性，嚴(yán)重影響采掘工作的安全穩(wěn)定。因此，有必要研究巷道過風(fēng)氧化帶技術(shù)。

在采礦理論中，由于厚含水松散層下、風(fēng)氧化帶煤層水文地質(zhì)條件較差，頂板管理難度大，開采存在較大安全隱患，一直被看作煤炭開采的禁區(qū)。近年來，由于煤炭開采技術(shù)水平的不斷提高和支護(hù)設(shè)備性能的不斷改進(jìn)，含水松散層下風(fēng)氧化帶煤層的小范圍開采取得了較好的效果。

1 過風(fēng)氧化帶的支護(hù)技術(shù)

風(fēng)氧化帶對(duì)掘進(jìn)過程中頂板管理影響最為嚴(yán)重，因此掘進(jìn)工作面過風(fēng)氧化帶的核心問題是頂板管理和控制，為解決風(fēng)氧化帶對(duì)掘進(jìn)工作的影響，保證掘進(jìn)工作面安全高效的生產(chǎn)，同煤集團(tuán)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，不斷進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，總結(jié)出一套切實(shí)可行的組合支護(hù)技術(shù)。

1.1 組合支護(hù)技術(shù)

組合支護(hù)技術(shù)是指先預(yù)支護(hù)后永久支護(hù)，先利用預(yù)支護(hù)形成受控面，控制住前方待掘頂板，然后再進(jìn)行掘進(jìn)的支護(hù)技術(shù)。

超前錨桿，臨時(shí)支護(hù)：掘進(jìn)前要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，在迎頭兩棚中間以15°～25°的仰角打超前錨桿，錨桿間距大約為200～400 mm，使超前錨桿形成受控面，對(duì)頂板進(jìn)行有效控制，確保掘進(jìn)時(shí)的頂板安全。

短掘短架，縮小棚距：在掘進(jìn)過程中，通過一掘一鍬一架不斷循環(huán)的辦法，縮短循環(huán)進(jìn)尺，縮短控頂距離，減少空頂時(shí)間。對(duì)頂板起到更好的控制，以防頂板冒落事故。

多種方式，聯(lián)合支護(hù)：巷道進(jìn)行正常探放水之后，要在掘進(jìn)前注加固劑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，注加固劑的角度一般與巷道水平呈15°～30°的夾角，眼深為2.5～3 m，眼距為300～500 mm。每?jī)膳镆⒁淮渭庸虅孔⒁淮渭庸虅┮蜓?5個(gè)左右，每孔注100～150 kg加固劑。注加固劑時(shí)一般有充填型和加固型2種，適用于不同的頂板條件。充填型可以用在較空的頂板條件，例如當(dāng)打眼的時(shí)候，釬桿突然被吸，前進(jìn)無阻力時(shí)。加固型則用于破碎但沒有空洞的頂板條件下，例如當(dāng)打眼的時(shí)候，釬桿阻力沒有變化時(shí)。另外，對(duì)巷道支護(hù)可以采取多種不同辦法聯(lián)合使用。

1.2 支護(hù)要求

錨：錨頂采用“錨桿+錨索+鋼帶+金屬網(wǎng)”的聯(lián)合支護(hù)方式。在進(jìn)行錨桿支護(hù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)頂板實(shí)體部分厚度的不同選擇不同長(zhǎng)度的錨索。如頂板實(shí)體部分比較厚時(shí)，可以選擇7.3 m的長(zhǎng)錨索，頂板實(shí)體部分比較薄時(shí)，可以選擇5 m與13.3 m的錨索結(jié)合(五花眼布置)使用。通過這種長(zhǎng)短結(jié)合的方式，再配合鋼帶和金屬網(wǎng)，提高頂板控制能力。

架：采用聯(lián)合方式進(jìn)行錨頂之后，再套U型鋼棚。架U型鋼棚的時(shí)候必須保證棚腿落到實(shí)底，如果不能落到實(shí)底，則要求“穿木鞋”。對(duì)于巷道幫和肩窩部分，則要用半圓木、背板、木楔和巷道腰緊背實(shí)。

聯(lián)鎖：在施工過程中，巷道每前進(jìn)4～6 m的距離就要對(duì)所架U型棚加固，加固通過“鋼管+板卡”進(jìn)行聯(lián)鎖。聯(lián)鎖要求緊固有效、逐棚進(jìn)行，巷道頂部?jī)傻?、兩幫各一道，不能少?lián)或者漏聯(lián)。

噴：是指整體加固巷道。巷道施工每完成20～40 m的距離要噴漿一次。噴漿分為2步，先進(jìn)行初噴，之后再永久噴。噴漿過程中，噴漿的厚度以及質(zhì)量必須符合規(guī)定，而且噴漿后巷道表面要保持平整光滑，確保良好的支護(hù)效果。

2 過風(fēng)氧化帶技術(shù)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

2.1 大斷面巷道過風(fēng)氧化帶技術(shù)

當(dāng)施工大斷面巷道遇到風(fēng)氧化帶時(shí)，可采用先施工導(dǎo)硐后刷擴(kuò)的方式。施工導(dǎo)硐采用組合支護(hù)技術(shù)，在刷擴(kuò)時(shí)利用導(dǎo)硐的揭露作用，提前在風(fēng)氧化帶注漿加固，然后大棚替小棚的作業(yè)方式，從而實(shí)現(xiàn)大斷面巷道安全過風(fēng)氧化帶。

2.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

采用組合支護(hù)技術(shù)后，在施工過程中，連續(xù)2次順利通過風(fēng)氧化帶，顯現(xiàn)了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。

保證了施工安全：采用該施工技術(shù)后，施工過程中沒有發(fā)生過冒、掉頂事故，確保了施工的正規(guī)循環(huán)作業(yè)，保障了安全，為該巷道的后續(xù)施工奠定了安全基礎(chǔ)。

縮短了施工工期：采用該施工技術(shù)后，施工過程中沒有因?yàn)轫敯蹇迓涠绊懻５木蜻M(jìn)，沒有出現(xiàn)因漏頂影響工期，為后續(xù)巷道的施工節(jié)省了工期。

節(jié)約了成本：應(yīng)用該技術(shù)前，在過風(fēng)氧化帶施工過程中，頂板經(jīng)常冒落，造成大量人力、物力的損失。采用該施工技術(shù)后，巷道掘進(jìn)順利，節(jié)約了施工成本。

3 結(jié)語

實(shí)踐證明，大斷面巷道過風(fēng)氧化帶可采用先組合支護(hù)施工導(dǎo)硐、后注漿替棚刷擴(kuò)的技術(shù)，在整個(gè)風(fēng)氧化帶內(nèi)施工過程中杜絕了冒落情況，具有良好的濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)同類型頂板巷道掘進(jìn)具有借鑒意義。