王 濤

（大同煤礦集團(tuán)虎龍溝煤礦，山西 懷仁 036000）

1 概況

大同煤礦集團(tuán)虎龍溝煤礦21505巷位于井田東盤區(qū)，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1200m，設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=4.5×3.5m。巷道掘進(jìn)煤層為5#煤層，位于石炭二疊紀(jì)山西組下部，煤層厚度為0～5.10m，平均厚2.85m，含1～3層夾石。煤層直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為2.7m；基本頂主要以細(xì)砂巖為主，平均厚度為9.5m。

地測(cè)資料顯示，21505巷掘進(jìn)施工到145m時(shí)，預(yù)計(jì)揭露煌斑巖侵入?yún)^(qū)域?；桶邘r侵入呈條帶式布置，影響巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)72m。由于煌斑巖以巖床形式侵入5#煤層，使其發(fā)生受熱接觸變質(zhì)、硅化，破壞了煤層的原有厚度和結(jié)構(gòu)，且煌斑巖厚度、層數(shù)變化大，增加了巷道掘進(jìn)施工難度，并嚴(yán)重影響著后期盤區(qū)工作面的布置。

2 煌斑巖對(duì)煤層影響及實(shí)際揭露情況

2.1 對(duì)巷道掘進(jìn)影響

（1）煌斑巖侵入體可以分成若干細(xì)小分支，夾于煤層中間，或呈孤立的不規(guī)則瘤狀、串珠狀等侵入煤層，使煤層出現(xiàn)分叉(或被吞蝕)，導(dǎo)致煤層夾矸增多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤厚變薄，可采性變差。

（2）巖漿活動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)大的推擠力，使煤層發(fā)生位移，使煤層局部增厚或煤層間距加大，破壞了煤層的穩(wěn)定性。

（3）由于巖漿侵入煤層，導(dǎo)致本區(qū)煤層變質(zhì)程度普遍提高。吞蝕作用使煤層殘缺不全，高溫烘烤產(chǎn)生的接觸變質(zhì)使得煤的炭含量和灰分增高，揮發(fā)分減小，煤的視密度和硬度加大，粘結(jié)性減弱，發(fā)熱量降低?；桶邘r工作面增加了掘進(jìn)施工困難程度。

2.2 21505巷煌斑巖實(shí)際揭露情況

（1）21505巷采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，截至目前巷道已掘進(jìn)163m，巷道掘進(jìn)至147m處時(shí)在距底板0.8m處揭露一層煌斑巖，平均厚度為0.5m。

（2）當(dāng)巷道掘進(jìn)至155m處時(shí)，工作面揭露兩層煌斑巖。第一層位于距底板0.8m處，厚度為0.4m，第二層位于頂板處，可見巖體厚度為0.8m。通過對(duì)頂板施工鉆孔觀察發(fā)現(xiàn)，嵌入頂部煌斑巖厚度為0.6m，且兩層煌斑巖呈串珠狀。

2.3 前期過煌斑巖施工效果分析

（1）巷道掘進(jìn)期間直接采用掘進(jìn)機(jī)過煌斑巖，巷道頂板采用錨桿、錨索進(jìn)行支護(hù)。頂板每排布置5根錨桿，間距排距為1.0m，頂板每排布置3根錨索，間距為1.8m，排距為3.0m。

（2）由于煌斑巖普氏系數(shù)f=8.0，巖體硬度大，從155m處工作面煌斑巖平均厚度1.2m，若直接采用掘進(jìn)機(jī)過煌斑巖，掘進(jìn)效率低，且易造成掘進(jìn)機(jī)截割部損壞。通過現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，147～163m段巷道平均掘進(jìn)速度為4.2m/d，截割部損壞2次。

（3）第二層煌斑巖侵入工作面后，受煌斑巖侵入擠壓作用，巷道頂板遺留頂煤厚度為0.9m，巷道掘進(jìn)后頂板形成以煌斑巖（0.6m）、煤（0.9m）、炭質(zhì)泥巖（2.7m）為主的復(fù)合頂板，采用單一錨桿、錨索支護(hù)時(shí)，在頂板往上1.2m處易出現(xiàn)離層現(xiàn)象，在巷道155～163m段出現(xiàn)嚴(yán)重下沉現(xiàn)象，最大下沉量達(dá)0.39m，部分錨桿出現(xiàn)支護(hù)失效現(xiàn)象。

3 過煌斑巖施工工藝及支護(hù)技術(shù)

3.1 過煌斑巖掘進(jìn)工藝

為了保證巷道掘進(jìn)效率，降低掘進(jìn)機(jī)故障率，決定采用上分層松動(dòng)爆破破巖、下分層掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的施工工藝。

（1）21505巷掘進(jìn)至163m處，在巷道頂板往下1.5m范圍內(nèi)施工兩排松動(dòng)爆破孔，炮孔深度為1.0m，間距為0.5m，排距為1.0m，每排施工5個(gè)鉆孔，第一排鉆孔施工在距頂板0.5m處。

（2）爆破鉆孔施工完后，依次向鉆孔內(nèi)填裝礦用乳化炸藥、毫秒延期電雷管以及水炮泥，水炮泥封孔長(zhǎng)度不得低于0.5m，每孔裝藥量不得超過300g。

（3）爆炮孔統(tǒng)一采用正向連續(xù)柱狀裝藥方式，采用MFB-200型隔爆電容發(fā)爆器起爆，每次允許爆破鉆孔數(shù)量不得超過3個(gè)，爆破時(shí)從下向上依次爆破。

（4）施工巷道上部煌斑巖爆破破巖后，及時(shí)清理工作面巖石，然后降低掘進(jìn)機(jī)截割部對(duì)巷道下部煤巖進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)每一循環(huán)掘進(jìn)深度為1.5m，從而為下一循環(huán)爆破施工提供破巖空間。

3.2 支護(hù)工藝

為了保證施工巷道爆破過煌斑巖期間頂板穩(wěn)定性，防止頂板冒頂事故發(fā)生，決定采用注漿、撞楔超前支護(hù)、架設(shè)鋼棚等措施進(jìn)行聯(lián)合維護(hù)。

3.2.1 注漿支護(hù)

（1）注漿主要利用粘合劑對(duì)復(fù)合頂板進(jìn)行進(jìn)一步加固，提高復(fù)合頂板承載能力及整體穩(wěn)定性。

（2）工作面共布置3個(gè)注漿孔，鉆孔深度為5.0m，鉆孔與頂板呈45°仰角布置，鉆孔間距為1.5m，位于兩幫鉆孔與巷幫呈30°夾角布置。

（3）注漿液采用水玻璃與水泥混合比為0.6:1，并對(duì)混合液中添加速凝劑，速凝劑添加量為水泥質(zhì)量的0.8%，漿液結(jié)石率為96%。采用專用注漿泵注漿時(shí)，注漿壓力不得低于3.0MPa。

3.2.2 撞楔超前支護(hù)

（1）巷道爆破施工前，在設(shè)計(jì)頂板位置施工一排撞楔超前支護(hù)，對(duì)頂板進(jìn)行超前支護(hù)作用，避免爆破施工后因復(fù)合頂板不穩(wěn)定發(fā)生垮落事故。

（2）撞楔超前支護(hù)體主要由若干根長(zhǎng)度為3.5m、直徑為30mm的玻璃鋼螺紋樹脂錨桿組成，21505巷頂板每排布置6根樹脂錨桿，間距為0.8m。

（3）在第一排撞楔超前支護(hù)全部施工完后，巷道方可掘進(jìn)施工。巷道掘進(jìn)后及時(shí)在撞楔超前支護(hù)下方施工鋼帶、錨桿、錨索。單巷道掘進(jìn)2.0m后施工第二排撞楔超前支護(hù)，相鄰兩排撞楔超前支護(hù)交錯(cuò)距離為1.0m。

3.2.3 架設(shè)矩形鋼棚

（1）巷道掘進(jìn)后，在過煌斑巖處架設(shè)矩形工字鋼棚，避免因頂板承載能力差，發(fā)生頂板斷裂、破碎、垮落等事故。

（2）巷道從163m處開始架設(shè)工字鋼棚，鋼棚架設(shè)間距為1.0m，鋼棚架設(shè)時(shí)確保頂梁與頂板接觸嚴(yán)實(shí)，鋼棚底座采用地錨進(jìn)行固定，棚腿采用卡纜與巷幫錨桿進(jìn)行固定。相鄰兩架鋼棚架設(shè)完后采用兩組拉桿進(jìn)行連接。

（3）鋼棚架設(shè)完后若發(fā)現(xiàn)頂梁、棚腿與頂板及巷幫接觸不嚴(yán)實(shí)，出現(xiàn)間隙時(shí)，應(yīng)及時(shí)采用背板對(duì)間隙處進(jìn)行填塞。

4 結(jié)語(yǔ)

虎龍溝煤礦在21505巷過煌斑巖期間增加了爆破施工工藝，對(duì)爆破后頂板采取“注漿+撞楔超前支護(hù)+架設(shè)矩形鋼棚”等聯(lián)合措施進(jìn)行維護(hù)，平均掘進(jìn)量提高至8.4m/d，提高了過煌斑巖期間復(fù)合頂板穩(wěn)定性。通過后期對(duì)頂板觀察發(fā)現(xiàn)，頂板未發(fā)生嚴(yán)重破碎、冒落現(xiàn)象，頂板最大下沉量為0.11m，巷幫最大移近量為0.24m，取得了較好效果。