吳瓊瑛， 齊連旭

(遼寧鐵法能源有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700)

1 巷道圍巖災(zāi)變預(yù)防性措施

圍巖災(zāi)變控制可以從兩個方面進(jìn)行分析，一方面是在災(zāi)變前進(jìn)行防范，提出預(yù)防控制措施，另一方面是圍巖變化后采取各項有效措施，其中，圍巖變化觀測分析尤為重要。

巷道圍巖可從地質(zhì)情況考慮：

1) 地質(zhì)情況分析，對褶曲、斷層等較大地質(zhì)構(gòu)造加強(qiáng)關(guān)注。斷層影響區(qū)域巷道變形易嚴(yán)重，兩幫底板變化周期短，相反，斷層構(gòu)造小的巷道變形量小，圍巖變化周期相對則長，受力學(xué)影響，巷道圍巖易出現(xiàn)裂紋。可見，地質(zhì)構(gòu)造對圍巖影響很大，是須考慮的若干要素之一。

2) 對巷道圍巖進(jìn)行各層巖性物研究，研究圍巖變形原因。

3) 巷道圍巖大環(huán)境研究，研究巷道所處位置特征，并對水文、瓦斯等環(huán)境特征進(jìn)行研究。

4) 圍巖變形情況、變化范圍及速度進(jìn)行預(yù)測分析。

綜上考慮，提出預(yù)防性控制措施。隨著生產(chǎn)推進(jìn)，動態(tài)觀測巷道圍巖變化，根據(jù)變化程度改變巷道掘進(jìn)支護(hù)參數(shù)。減少圍巖變化速度和變化范圍，延長巷道服務(wù)周期。控制措施實踐后，不斷觀測巷道圍巖變化，如達(dá)不到理想效果，則繼續(xù)優(yōu)化支護(hù)設(shè)計參數(shù)，優(yōu)化支護(hù)方案，形成閉環(huán)反饋改進(jìn)措施，達(dá)到圍巖穩(wěn)定的效果。

根據(jù)已施工巷道圍巖變化情況進(jìn)行分析，預(yù)測變形量和變形速度，對巷道穩(wěn)定程度時限進(jìn)行預(yù)測分析。預(yù)防性措施對于新掘巷道具有指導(dǎo)意義[1-2]。

2 工程實例

2.1 地質(zhì)概況

巷道為鐵法煤業(yè)集團(tuán)有限公司大隆礦二水平東二1507回順掘進(jìn)工作面，見圖1。本工作面所掘煤層為15煤層,煤層厚度最大為1.71 m，最小為1.64 m,平均厚度1.69 m，為中厚煤層，煤種為不黏煤，煤質(zhì)較好。煤層含多層夾矸，單層最大厚度0.13 m，煤層中夾矸平均厚度0.12 m。15煤層上覆為14煤層,平均層間距為32.75 m。14煤層最大厚度為1.15 m,最小厚度為0.70 m,平均厚度為0.95 m。下伏16煤層，層間距35.00 m，最大厚度為1.30 m,最小厚度為0.62 m,平均厚度為1.10 m，局部不可采，15煤層自然發(fā)火期為3個月～6個月。

圖1 大隆礦東二1507掘進(jìn)工作面圖

2.2 工程概況設(shè)計參數(shù)

合理選擇支護(hù)設(shè)計參數(shù)，頂錨桿選用Φ22 mm×2 000 mm全螺紋等強(qiáng)錨桿，拉門點至拐點處頂板錨索選用Φ28.6 mm×5 200 mm，間排距1 700 mm×1 800 mm。拐點處至切眼頂板錨索選用Φ21.8 mm×5 200 mm，間排距1 700 mm×1 800 mm。幫錨桿均采用Φ22 mm×2 000 mm全螺紋等強(qiáng)錨桿。頂、幫錨桿材質(zhì)均采用48#錳鋼，破斷力為195 kN；錨索材質(zhì)采用82B鋼，公稱強(qiáng)度1 760 MPa，破斷力586 kN。頂錨桿錨固力不小于100 kN，扭力矩不小于100 N·m；幫錨桿錨固力不小于50 kN，扭力矩不小于60 N·m；頂錨索錨固力不小于230 kN。

3 巷道圍巖預(yù)測管理技術(shù)

3.1 巷道圍巖災(zāi)變預(yù)測頂板預(yù)測管理技術(shù)

礦壓觀測：了解巷道圍巖變化情況，觀測巷道頂板變化。

觀測對象：大隆礦二水平東二1507回順。

第一種為長期開發(fā)的老油區(qū)，東部的松遼、渤海灣盆地屬之，其未開發(fā)率分別為5.7%和8.3%。襄樊、江漢、蘇北等東部小盆地的主要油田幾乎全部儲量都被開發(fā)。松遼盆地的主力油田喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗（可合稱喇薩杏）的未開發(fā)率依次為0%、0.03%、1.3%，綜合含水率依次為96.36%、95.35%、94.20%。但也有幾個小油田儲量仍未被動用。如薩西、二站、白音諾勒和依蘭伊通地塹中的小油田。它們的可采儲量僅數(shù)萬、十?dāng)?shù)萬噸，雖鄰近開發(fā)強(qiáng)度甚高的油田但長期仍未動用，實際上其儲量應(yīng)在核銷之例。

觀測內(nèi)容：巷道頂板離層量，錨桿、錨索錨固力，巷道表面位移。

觀測方法：測點布置及要求如下：

1) 錨桿支護(hù)巷道在掘進(jìn)期間遇有采動影響劇烈以及構(gòu)造破碎帶、巷道交叉點、大斷面硐室和復(fù)合層厚度超過2 m的復(fù)合頂板等特殊地點，必須采用頂板離層指示儀，加強(qiáng)巷道頂板離層的監(jiān)測。頂板離層指示儀必須由礦壓監(jiān)測人員具體設(shè)置，實行掛牌管理，標(biāo)明各種參數(shù)和負(fù)責(zé)人，包括初始參數(shù)和變化量參數(shù)。

頂板離層儀上部基準(zhǔn)點位于頂板上6 m。為不動基準(zhǔn)點，中部基準(zhǔn)點位于頂板上2.0 m。下部基準(zhǔn)點位于頂板上1.0 m。細(xì)鋼絲吊掛圓柱形鋼件，刷不同顏色進(jìn)行標(biāo)識區(qū)分。

2) 掘進(jìn)期間，根據(jù)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，將巷道從掘進(jìn)開始到掘進(jìn)結(jié)束整個服務(wù)期間內(nèi)，按礦壓顯現(xiàn)程度不同，各測站現(xiàn)場測量時間分為2個階段。

第一階段：巷道掘進(jìn)影響階段，一般在巷道開掘的1 d～10 d，測點緊跟工作面，設(shè)點后每天測取一次讀數(shù)。

第二階段：一般為巷道開掘10 d以后至回采支承壓力影響出現(xiàn)。如果頂板下沉速度≤3 mm/d，則2 d～3 d測一次，如果頂板下沉速度>3 mm/d，則應(yīng)每天測定一次，并分析下沉原因，向領(lǐng)導(dǎo)小組匯報，采取補(bǔ)充措施。

3.2 巷道圍巖災(zāi)變預(yù)測頂板預(yù)測處理設(shè)備(見表1)

表1 觀測儀器一覽表

4 巷道圍巖災(zāi)變控制技術(shù)

4.1 巷道圍巖變化預(yù)超限錨桿加強(qiáng)支護(hù)安全支護(hù)設(shè)計(見第89頁圖2)

錨桿的作用主要是懸吊作用、組合梁作用、圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用和組合拱作用。

而在巷道圍巖頂板沒有穩(wěn)定區(qū)域，選用打錨索起到一個臨時加固頂板和懸吊的作用，其與錨桿配合使用能夠使頂板更加穩(wěn)固，保障作業(yè)更安全。圍巖頂板變化段每一片施工若干根錨索,如錨索并未打在穩(wěn)定的巖層中，為了安全，在加強(qiáng)圍巖超限段圍巖質(zhì)量的同時，還要架設(shè)工字鋼棚。

4.2 錨索安全施工

錨索和錨桿屬于主動支護(hù)，所以施工質(zhì)量必須達(dá)標(biāo)。錨索眼必須按規(guī)定垂直頂板施工，裝樹脂藥卷前，先用錨索插入孔內(nèi)試探錨索眼深度，孔深不夠時，應(yīng)重新打眼達(dá)到要求為止，眼深誤差為±50 mm。錨索錨固后及時上托盤、錨具，及時使用千斤頂預(yù)緊，確保錨索托盤接頂嚴(yán)實。打眼人員不得帶手套、毛巾，衣領(lǐng)、袖口扎緊。施工錨索時，即刻達(dá)到預(yù)緊力，嚴(yán)禁延后緊固。錨索的外露長度為150 mm～250 mm。

4.3 架設(shè)鐵梯棚方法加強(qiáng)圍巖

工字鋼棚屬于被動支護(hù)，當(dāng)頂板有下沉或幫有壓出時起到被動支護(hù)的作用。工字鋼棚要想起到被動支護(hù)作用，必須安裝合格。

架棚技術(shù)要求：

1) 架棚規(guī)格：棚梁長4 m，棚腿長3.5 m。

2) 架棚質(zhì)量要求：棚距1.0 m，棚腿叉角180 mm/m，幫頂必須用1.2 m木柈剎嚴(yán)、剎實，頂板順巷道方向4塊柈，不少于3行柈，幫4塊柈，并用楔子打緊，每塊柈2個楔子。棚梁必須保證水平，棚腿必須保證齊。

3) 施工棚腿窩必須保證深200 mm，采用風(fēng)鎬或撬棍施工。棚腿立好必須用鐵線綁于幫網(wǎng)上，防止棚腿傾倒傷人。

4.4 施工點柱方法控制巷道圍巖頂板穩(wěn)定

1) 當(dāng)頂板壓力顯現(xiàn)時，二水平東二1507回順及外圍三、四角點施工點柱加強(qiáng)支護(hù)，點柱間距1.8 m，可視現(xiàn)場頂板實際情況調(diào)整點柱間距大小。

圖2 巷道斷面支護(hù)參數(shù)(mm)

2) 點柱采用3 200 mm長12#工字鋼或29U型鋼制作的鐵點柱對接或3.5 m液壓單體點柱。

3) 打29U型鋼對接點柱或工字鋼點柱時，必須打好200 mm以上的柱窩，點柱頂端用楔子打緊，并使用10#鐵線綁好二次保護(hù)。

4) 打液壓單體點柱時，液壓單體必須垂直于頂?shù)装?，三用閥注液方向朝向風(fēng)流方向，堅硬底板必須打好100 mm以上的柱窩，松軟底板必須上木鞋或鐵鞋并戴帽，確保單體支柱支撐有效。將頂帽扶正后，緩慢升柱使單體托住頂帽，微受力，然后將單體角度調(diào)正，人員躲至單體傾倒所波及的范圍外，繼續(xù)升柱，給足單體初撐力，系牢防倒帶或用10#鐵線綁好二次保護(hù)。

5) 點柱前后成線，巷道坡度小于8°時與巷道頂?shù)装宕怪保露瘸^8°時，必須給出巷道坡度1/8的迎山角，偏差不大于±50 mm。

東二1507回風(fēng)道在拉門點、三四角點處多次采用點柱控制圍巖變化，控制了圍巖頂板的下沉量及下沉速度。尤其是大巷道寬度位置，控制效果更佳。