張惠峰

（霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司，山西 呂梁 033200）

1 概況

霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦704運(yùn)輸巷位于10#煤七采區(qū)，工作面北部為703綜放工作面，南部為雙葉則村保安煤柱，西部為702綜放工作面采空區(qū)，東部為未施工的706綜放工作面。工作面上部為原老礦5#煤采空區(qū)及5上-104工作面。

704運(yùn)輸巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2076m，施工巷道沿10#煤層底板掘進(jìn)，10#煤層平均厚度為11.8m，施工巷道斷面規(guī)格為寬×高=5.0×3.1m。704運(yùn)輸巷頂板存在偽頂主要以泥巖為主，平均厚度為0.3m；直接頂主要以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度為2.61m；基本頂主要以K4砂巖為主，平均厚度為3.5m。

由于704運(yùn)輸受臨近及上覆巖層采空區(qū)影響，巷道掘進(jìn)至470m處巷道壓力顯現(xiàn)，巷道圍巖出現(xiàn)明顯變形現(xiàn)象，兩幫移近量高達(dá)320mm，頂?shù)装逡平孔畲筇庍_(dá)到了640mm，頂板錨桿支護(hù)失效現(xiàn)象嚴(yán)重，應(yīng)力集中區(qū)長(zhǎng)度達(dá)87m，嚴(yán)重威脅著巷道安全掘進(jìn)和使用。

2 704運(yùn)輸巷應(yīng)力集中區(qū)破碎頂板聯(lián)合支護(hù)措施

為了保證巷道掘進(jìn)安全，提高施工巷道頂板穩(wěn)定性，通過(guò)技術(shù)研究決定在704運(yùn)輸巷應(yīng)力區(qū)破碎頂板采取“JW型鋼帶錨索+注漿+梯形工字鋼棚”進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。

2.1 JW型鋼帶錨索支護(hù)

（1）JW型鋼帶支護(hù)組成：JW型鋼帶支護(hù)由一根長(zhǎng)度為4.8m、寬度為0.32m“JW”型鋼帶以及5根長(zhǎng)度為2.5m左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿組成。鋼帶上均勻焊制5個(gè)圓孔，孔徑為30mm，孔間距為1.1m，鋼帶排距為1.0m。

（2）施工工藝：① 首先采用MT-130型錨索鉆機(jī)配套六棱中空鉆桿以及“八”字型鉆頭在指定區(qū)域進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔深度為2.5m，孔徑為28mm，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)中部鉆孔施工完后，對(duì)鉆孔內(nèi)依次填裝錨固劑及錨桿，并進(jìn)行錨固；② 錨桿錨固后在錨桿外露端依次安裝金屬經(jīng)緯網(wǎng)、“JW”型鋼帶以及鋼方墊，采用螺母將鋼帶與頂板固定，鋼帶與巷道垂直布置；③ 以此類(lèi)推，以同樣工序?qū)搸渌^桿進(jìn)行錨固；④ 頂板錨索采用長(zhǎng)度為5.3m、直徑為17.8mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每排布置3根，錨索間距為1.6m，排距為3.0m，如圖1所示。

（3）注意事項(xiàng)：① 每根錨桿必須配套兩支錨固劑，錨固長(zhǎng)度不得低于0.9m，錨固力不得低于10t，預(yù)緊力不得低于200N·m；② 所有錨桿垂直頂板布置，允許偏差不得大于3°，錨桿外露長(zhǎng)度應(yīng)控制在10～30mm范圍內(nèi)。

2.2 注漿支護(hù)

（1）704運(yùn)輸巷掘進(jìn)至470m處時(shí)停止掘進(jìn)，在工作面煤壁距頂板1.0m處施工一排注漿鉆孔，共計(jì)4個(gè)，鉆孔間距為1.2m，鉆孔直徑為45mm，鉆孔深度為5.0m。所有鉆孔與頂板成45°仰角布置，其中位于兩幫注漿鉆孔與巷幫成30°夾角布置，鉆孔終孔位于頂板巖體松動(dòng)圈內(nèi)。

（2）注漿鉆孔施工完后依次在孔內(nèi)埋入直徑為20mm注漿軟管，并在距孔口0.5m處安裝封孔器，將注漿軟管與注漿槍連接，注漿槍與3ZBQ20/24礦用氣動(dòng)注漿泵連接。

（3）為了保證注漿液對(duì)頂板巖體裂隙充填效果，采用聚氨酯粘合劑作為注漿液，該注漿材料具有滲透能力強(qiáng)、粘接效果好等優(yōu)點(diǎn)。注漿時(shí)采用“由里向外，由低壓向高壓”的原則，注漿期間鄰孔出現(xiàn)竄液時(shí)立即停止注漿。巷道每掘進(jìn)5m施工一排注漿孔。

2.3 架設(shè)梯形工字鋼棚

為了進(jìn)一步提高頂板穩(wěn)定性，降低應(yīng)力對(duì)頂板垂直破壞作用，頂板支護(hù)施工完后在巷道內(nèi)架設(shè)密集梯形工字鋼棚。

（1）梯形工字鋼棚主要由一根工字鋼梁、兩根棚腿、兩個(gè)底座以及卡纜等部分組成，頂梁長(zhǎng)度為4.8m，在距頂梁兩端1.0m處各焊制兩個(gè)直徑為30mm圓孔；棚腿長(zhǎng)度為3.5m；底座主要由一塊長(zhǎng)×寬=0.3×0.3m鋼板制成。

（2）首先在巷道兩幫底板處安裝鋼棚底座，底座與底板之間采用三根地錨固定，同一架鋼棚兩個(gè)底座軸線與巷道中線垂直，棚腿底座固定后采用螺栓固定，棚腿與巷幫成17°夾角布置。

（3）兩根棚腿安裝后將頂梁與棚腿采用卡纜及螺栓固定。為了保證鋼棚架設(shè)穩(wěn)定，鋼棚架設(shè)完成后，在頂梁中采用兩根錨桿將頂梁與頂板進(jìn)行固定；若鋼棚頂梁與頂板不接頂采用水泥背板及木楔背緊、背牢，鋼棚架設(shè)間距為1.0m。

圖1 704運(yùn)輸巷應(yīng)力區(qū)破碎頂板聯(lián)合支護(hù)斷面圖

3 結(jié) 語(yǔ)

（1）與傳統(tǒng)單錨桿支護(hù)相比，采用“JW”型鋼帶錨索支護(hù)后，提高了支護(hù)體對(duì)破碎頂板的支護(hù)斷面，保證了相鄰兩根錨桿之間聯(lián)鎖作用，有效防止了單錨桿支護(hù)時(shí)，支護(hù)體相對(duì)獨(dú)立，發(fā)生冒頂事故。

（2）采用注漿支護(hù)后提高了頂板破碎巖體膠結(jié)穩(wěn)定性及巖體單軸抗壓強(qiáng)度。通過(guò)巖體單軸抗壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在注漿前頂板煤巖體單軸抗壓強(qiáng)度不足15MPa，注漿后頂板巖體單軸抗壓強(qiáng)度提高至57MPa，同時(shí)采用注漿后使注漿液高壓滲透至裂隙帶內(nèi)，阻止了頂板巖體松動(dòng)圈向深部延伸。

（3）采取架設(shè)梯形鋼棚進(jìn)一步提高了頂板穩(wěn)定性，防止了頂板下沉、離層現(xiàn)象。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，采取鋼棚支護(hù)后在前10d受頂板塑性變化影響，頂板最大下沉量為0.17m，在10d頂板變形趨于穩(wěn)定，頂板下沉量控制在0.12m以下。