張敏敏

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司，山西 大同 037031）

1 概述

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司5310 高抽巷位于井田三盤區(qū)，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2842 m，巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.5 m。巷道從三盤區(qū)輔運(yùn)巷開(kāi)口以5°仰角上山掘進(jìn)施工，巷道掘進(jìn)54 m后掘進(jìn)至三盤區(qū)皮帶巷頂板后水平掘進(jìn)200 m，掘進(jìn)到位后再以5°仰角上山掘進(jìn)直至揭露2#煤層后沿煤層頂板平行掘進(jìn)。截至目前巷道已掘進(jìn)1260 m。

5310 高抽巷掘進(jìn)煤層為2#層，煤層平均厚度為3.2 m，煤層起伏變化大，呈南高北低走向。煤層直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為4.2 m，局部夾雜煤線，平均厚度為0.2 m；基本頂主要以細(xì)砂巖為主，平均厚度為11.8 m；直接底主要以泥巖及3#～5#煤層合并層為主，平均厚度為5.9 m。

5310 高抽巷圍巖原設(shè)計(jì)采用“錨桿（索）+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)設(shè)計(jì)。頂板每排布置6 根長(zhǎng)2.5 m左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距為0.85 m，排距為1.2 m；頂板每排布置長(zhǎng)度為6.3 m 預(yù)應(yīng)力錨索，錨索間距為1.8 m，排距為2.4 m；巷道兩幫每排布置三排護(hù)幫，護(hù)幫錨桿長(zhǎng)2.0 m，錨桿間距為1.0 m，排距為1.2 m，如圖1。

2 巷道破壞現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

2.1 巷道破壞現(xiàn)狀

（1）巷道在前1200 m 掘進(jìn)過(guò)程中，巷道掘進(jìn)為2#實(shí)體煤，巷道成型效果相對(duì)較好，采用錨桿（索）支護(hù)能夠有效控制圍巖變形。但是當(dāng)巷道掘進(jìn)至1200 m 處時(shí)，巷道頂板出現(xiàn)煌斑巖侵入現(xiàn)象，導(dǎo)致巷道底板往上2.0 m 范圍為2#煤層，2.0～3.5 m范圍內(nèi)為煌斑巖，局部2#煤層擠壓至巷道底板下。

（2）巷道掘進(jìn)至1200 m 處時(shí)巷道頂板圍巖變化不大，但是巷道兩幫出現(xiàn)局部破碎現(xiàn)象。當(dāng)巷道掘進(jìn)至1220 m 處時(shí)巷道割煤后右?guī)推瑤蛧?yán)重，片幫最大深度為1.8 m，兩幫采用螺紋鋼錨桿支護(hù)效果差。掘進(jìn)工作面迎頭10 m 范圍內(nèi)護(hù)幫錨桿失效率達(dá)到18%，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)速度由原來(lái)的12 m/d 降低至5.4 m/d。

2.2 巷道片幫機(jī)理

（1）煤體穩(wěn)定性差。5310 高抽巷掘進(jìn)的2#煤層屬于硅化煤，煤體穩(wěn)定性差，煤體整體成顆粒破碎狀。通過(guò)對(duì)煤體進(jìn)行單軸抗壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，煤體抗壓強(qiáng)度為8 MPa，極易破碎，巷幫在進(jìn)行支護(hù)鉆孔施工以及掘進(jìn)機(jī)割煤時(shí)都會(huì)影響煤體穩(wěn)定性。

（2）煌斑巖侵入影響。巷道掘進(jìn)至1200 m 處巷道右側(cè)煤層出現(xiàn)煌斑巖侵入現(xiàn)象，煌斑巖侵入煤體后進(jìn)一步破壞了煤體整體穩(wěn)定性，而且煌斑巖位于煤層上部，巷道在掘進(jìn)過(guò)程中煌斑巖很容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，導(dǎo)致巷道圍巖受應(yīng)力加大，不穩(wěn)定煤體在應(yīng)力作用下出現(xiàn)剝離破壞作用，導(dǎo)致煤體破碎現(xiàn)象。

（3）巷幫支護(hù)強(qiáng)度低。原巷幫主要采用長(zhǎng)度為2.0 m 螺紋鋼進(jìn)行支護(hù)，采用端頭錨固方式，錨固長(zhǎng)度為0.35 m。而5310 高抽巷在過(guò)煌斑巖侵入?yún)^(qū)時(shí)，巷幫煤體受應(yīng)力破壞嚴(yán)重，煤體內(nèi)形成較發(fā)育的圍巖松動(dòng)圈，錨桿錨固端位于松動(dòng)圈內(nèi)導(dǎo)致錨桿錨固效果差，無(wú)法對(duì)破碎煤體進(jìn)行有效支護(hù)。

3 巷幫聯(lián)合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

為了提高5310 高抽巷破碎巷幫穩(wěn)定性，決定對(duì)巷幫采取“深孔超前注漿+超前護(hù)幫錨索+桁架錨索”聯(lián)合控制技術(shù)[1-5]。

3.1 深孔超前注漿施工

（1）5310 高抽巷掘進(jìn)至1260 m 處時(shí)，對(duì)工作面迎頭煤壁施工一排注漿鉆孔，每排3 個(gè)（鉆孔編號(hào)為1#、2#、3#），同一排鉆孔成直線布置，鉆孔開(kāi)孔位置距頂板間距為2.0 m。

（2）注漿鉆孔間距為1.0 m，1#鉆孔布置在距巷幫3.0 m 處，鉆孔深度為8 m，2#鉆孔深度為6.0 m，3#鉆孔深度為4.0 m，所有鉆孔直徑為40 mm，鉆孔與右?guī)蛫A角為30°，鉆孔超前工作面迎頭距離為5.2 m，鉆孔深入右?guī)兔后w深度為2.0 m，如圖1。

圖1 5310 高抽巷破碎巷幫注漿鉆孔布置示意圖

（3）為了達(dá)到加固巷幫煤體的注漿效果，在注漿施工前對(duì)超前鉆孔埋入一根直徑為20 mm 注漿軟管，并在鉆孔內(nèi)設(shè)計(jì)巷幫為主安裝環(huán)形封孔器。

（4）鉆孔施工完后，將注漿軟管與注漿槍連接，進(jìn)行注漿施工。注漿液采用馬麗散注漿液。馬麗散是一種雙組分合成高分子—聚亞胺膠脂材料，該注漿材料在高壓注入破碎煤巖體后可迅速滲透至煤巖體裂隙內(nèi)，并快速凝固膨脹實(shí)現(xiàn)對(duì)巖體裂隙填堵粘接作用。

3.2 超前護(hù)幫錨索支護(hù)

為了防止巷道掘進(jìn)期間巷幫煤體出現(xiàn)超前破碎現(xiàn)象，決定對(duì)巷幫煤體施工超前護(hù)幫錨索支護(hù)。

（1）首先采用鉆機(jī)對(duì)工作面右側(cè)設(shè)計(jì)巷幫位置施工一排超前錨索孔，錨索孔深度為5.0 m，直徑為25 mm，每排布置4 個(gè)，孔間距為0.9 m。第一個(gè)錨索孔距頂板間距為0.3 m，錨索孔垂直煤壁布置，水平方向允許誤差偏角為±2°，豎直方向允許誤差偏角為±3°。

（2）錨索超前支護(hù)孔施工完后，對(duì)鉆孔內(nèi)分別錨注一根長(zhǎng)度為8.3 m、直徑為21.8 mm 預(yù)應(yīng)力錨索，錨索錨固長(zhǎng)度為1.5 m，錨固力不低于390 kN。錨固后錨桿外露端采用圓鋼托架及錨桿將其固定。

（3）當(dāng)巷道掘進(jìn)7.0 m 后施工第二排超前護(hù)幫錨索，相鄰兩排護(hù)幫錨索疊加交錯(cuò)布置，疊加距離為1.0 m。

3.3 桁架錨索支護(hù)

巷幫永久支護(hù)施工完后，決定對(duì)巷幫施工桁架錨索支護(hù)，從而削弱應(yīng)力對(duì)巷幫產(chǎn)生的擴(kuò)張破壞作用。

（1）桁架錨索主要由2 根錨索、張拉器、槽鋼等部分組成。錨索長(zhǎng)度為4.0 m，直徑為17.8 mm；槽鋼長(zhǎng)度為2.5 m，寬度為12 mm。在槽鋼兩端各焊制一個(gè)長(zhǎng)度為0.1 m、寬度為5 mm 的槽孔。

（2）首先采用鉆機(jī)在破碎巷幫施工兩個(gè)錨索支護(hù)孔，支護(hù)孔間排距為2.0 m，支護(hù)孔施工相鄰兩排永久支護(hù)之間，如圖2。第一個(gè)支護(hù)孔距頂板間距為0.75 m，支護(hù)孔深度為4.0 m，仰俯角為30°。

（3）支護(hù)孔施工完后，對(duì)鉆孔內(nèi)錨注兩個(gè)錨索，控制錨索外露長(zhǎng)度為0.2 m。然后在錨索外露端分別安裝槽鋼、張拉器，并利用張拉器對(duì)兩根錨索進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力不得低于400 N.m，預(yù)緊后保證槽鋼與巷幫接觸嚴(yán)實(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

截至2020 年9 月17 日，5310 高抽巷已掘進(jìn)至1450 m，巷道完全通過(guò)了煌斑巖侵入?yún)^(qū)。通過(guò)對(duì)煌斑巖侵入?yún)^(qū)巷幫破碎原因的合理分析，提出了“深孔超前注漿+超前護(hù)幫錨索+桁架錨索”聯(lián)合控制方案，巷道在后期掘進(jìn)過(guò)程中大大降低了片幫現(xiàn)象，片幫最大深度控制在0.4 m 以下，巷幫支護(hù)失效率降低至4%以下，提高了巷道成型率，保證了巷道安全快速掘進(jìn)，取得了較好的效果。