王雁南

（山西煤炭進出口集團左云長春興煤業(yè)有限公司， 山西 大同 037100）

1 長春興煤礦307 回風(fēng)順槽概述

長春興煤礦307 回風(fēng)順槽設(shè)計長度為1 970 m，巷道掘進煤層為22 號層，平均厚度為9.76 m，巷道凈斷面寬4 600 mm，高3 500 mm，為回風(fēng)、運料、兼作行人巷。307 巷采用EBZ 型掘進機掘進，截止2019 年4 月巷道已掘進780 m，根據(jù)長春興煤礦地質(zhì)科提供資料顯示，巷道掘進至792 m 處時揭露一條正斷層F9，斷層落差為1.5 m，傾角為48°，由于307 巷道掘進煤層厚度大，巷道掘進過程中預(yù)留頂煤厚度達5.0 m，巷道掘進期間受斷層影響頂板穩(wěn)定性差，極易破碎，當巷道掘進至775 m 處時頂板出現(xiàn)斷層應(yīng)力顯現(xiàn)現(xiàn)象，導(dǎo)致巷道頂板破碎、片幫現(xiàn)象，隨著巷道掘進延伸，應(yīng)力對巷道圍巖破壞加重，嚴重制約著巷道安全、高效掘進；針對這一技術(shù)難題，長春興煤礦合理分析了原支護主要存在的弊端，并進行優(yōu)化，采取“鋼棚+注漿”聯(lián)合支護技術(shù)[1-2]。

2 原巷道支護形式及存在弊端

2.1 傳統(tǒng)支護形式

傳統(tǒng)支護方式主要采用錨索聯(lián)合支護方式，主要的支護設(shè)備有錨桿、錨索、鋼帶，錨桿長度為2.4 m，直徑為22 mm，頂板支護具體布置參數(shù)如下：頂板每排布置6 根錨桿，錨桿間距為0.9 m，排距為1.0 m，每排錨桿外露端安裝一根W 型鋼帶，鋼帶與巷幫垂直布置。

頂板每排布置3 根錨索，錨索布置在相鄰兩排鋼帶之間，錨索間距為1.5 m，排距為3.0 m，錨索長度為6.3 m，直徑為17.8 mm，錨索外露端安裝一根長度為0.6 m11 號工字鋼梁。

2.2 存在的弊端

1）掘進工作面推進至780 m 處進入斷層破碎帶時，工作面在繼續(xù)推進時發(fā)生頂板大面積破碎的情況，傳統(tǒng)的支護已經(jīng)無法滿足支護要求，頂板的錨桿、錨索常常發(fā)生折斷的情況。

2）之前的支護采用的棱形金屬網(wǎng)的長寬分別為2.4 m、1.2 m，由于這種規(guī)格的金屬網(wǎng)支護效果較差，很容易在頂板的較大壓力下出現(xiàn)網(wǎng)兜。

3）原支護設(shè)計中錨桿長度有限，而斷層下盤頂板三角煤柱的厚度較厚，錨桿的錨固端無法插入到堅硬的巖石層中，導(dǎo)致錨桿無法對煤壁起到懸吊效果；同時由于斷層帶的頂板壓力較大，受采用影響及構(gòu)造應(yīng)力的作用下很難預(yù)留三角煤柱，為巷道正常的推進增加了難度。

3 聯(lián)合支護技術(shù)應(yīng)用分析

通過對巷道的實際地質(zhì)條件分析，決定采用在斷層帶鋪設(shè)工字鋼棚，并對三角煤柱的破碎處進行注漿的方式對頂板進行支護。

3.1 鋪設(shè)工字鋼棚

1）工字鋼棚的安裝位置從距離斷層帶30 m 開始到通過斷層帶30 m 位置，按照工字鋼棚1.0 m 的間距計算，共需安裝50 架工字鋼棚。

2）工字鋼棚由以下部件組成：1 節(jié)棚梁、2 節(jié)棚腿、棚腿底座。棚梁與棚腿的長度分別為5.0 m、3.5 m，并用螺母將棚腿與底座進行緊固。

3）為了增加工字鋼棚的穩(wěn)定性，在鋪設(shè)工字鋼棚前需對底座的浮煤進行清理，并通過拉線將兩個棚腿的底座繼續(xù)固定，確保兩個底座處于一個水平面。

4）棚腿、棚梁的安裝要在底座安裝完畢后進行，由于巷道的頂板較高，需要采用長度較長的棚腿，而棚腿較高又會導(dǎo)致工字鋼棚的穩(wěn)定性下降，需對棚腿施工固定錨桿將棚腿與巷幫進行有效固定。

5）棚腿與棚梁之間采用卡蘭進行緊固，緊固完成后還要對螺母的預(yù)緊力進行檢查，確保每個螺母的預(yù)緊力大于100 N·m。

6）工字鋼棚安裝完畢后采用長寬分別為1.2 m、0.3 m 水泥背板將頂梁與頂板的間隙、巷幫與棚腿的間隙進行填充，確保頂梁與頂板、巷幫與棚腿之間沒有間隙且貼合嚴密。

3.2 注漿支護工藝

為了提高破碎頂板整體穩(wěn)定性決定在頂板破碎位置施工注漿孔，并采用注漿泵將混合黏接劑注入到鉆孔內(nèi)，待混合液安全凝固后提高頂板的穩(wěn)定性。具體的施工過程如下：

1）當工作間推進至斷層破碎位置后，在距離頂板1.2 m 的位置并與頂板成10°的方向施工一排注漿鉆孔，每排布置4 個，相鄰鉆孔的距離為1.2 m，巷幫兩側(cè)的鉆孔與巷幫成60°，如圖1 所示。

圖1 307 回風(fēng)順槽過斷層帶聯(lián)合支護斷面示意圖（未標單位：mm）

2）待全部鉆孔施工完畢后，采用注漿泵將馬麗散與催化劑按照相同比例合成的混合液注入到鉆孔內(nèi)，確保注漿期間泵壓不得低于3.5 MPa。

3）當注漿孔附近的破碎頂板有黏接劑滲出時及時停鉆并對鉆孔進行封堵，等待3 h 后混合液全部凝固后方可繼續(xù)掘進。

4）第二排施工注漿孔與第一排注漿孔的間距為3 m，按照相同的工藝進行施工，直至巷道完全過斷層帶[3-5]。

4 結(jié)語

截止目前307 回風(fēng)順槽已掘進到位，對307 回風(fēng)順槽過F9 斷層區(qū)采取聯(lián)合支護技術(shù)后，通過30 d現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，由于巷道掘進后8 d 范圍內(nèi)應(yīng)力區(qū)圍巖應(yīng)力重新分配，圍巖出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象，圍巖變化量相對較大，主要表現(xiàn)在頂板出現(xiàn)下沉，下沉量為0.15 m，兩幫收縮量為0.26 m，在8 d 后圍巖趨于穩(wěn)定，圍巖變形量趨于零。

采取聯(lián)合支護技術(shù)后巷道在過應(yīng)力區(qū)期間未出現(xiàn)頂板破碎、煤壁片幫現(xiàn)象，提高了頂板承載能力及膠結(jié)穩(wěn)定性，保證了頂板錨桿（索）支護效果，頂板錨桿失效率控制在3%以下。