強(qiáng)濟(jì)江

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)馬脊梁礦山西大同037000）

0 引言

掘進(jìn)巷道在開切眼處與上覆采空區(qū)層間距小于1 m，掘進(jìn)和支護(hù)方式上困難比較大。順槽采用架設(shè)U29 鋼棚配合短錨桿鋪設(shè)金屬網(wǎng)支護(hù)的方式，無法炮掘開掘切巷，故必須用機(jī)掘開口轉(zhuǎn)彎。切眼開口三角區(qū)域最大巷道跨度為12 m。針對以上問題，筆者以5408 巷為研究對象，提出組合剛性結(jié)構(gòu)支護(hù)原則，并通過現(xiàn)場驗證，最終給出適合于該巷道的支護(hù)方案。該結(jié)論對類似條件下其他巷道的支護(hù)具有一定的參考價值。

1 工作面概況

馬脊梁礦14-3#層404 盤區(qū)8408 工作面煤層厚度1.5 m～2.4 m,平均1.85 m，結(jié)構(gòu)簡單。上覆14-2#層404盤區(qū)工作面均與2005年～2006年采空。14-2#與14-3#層間距0.60 m～2.16 m，平均1.40 m 左右。頂板為灰色粉細(xì)砂巖互層，含大量煤屑及少量暗色礦物。底板為鮞狀粉砂巖褐色結(jié)構(gòu)致密堅硬。

2 原支護(hù)與施工方案及存在的問題

（1）小窯破壞影響。8408 切眼設(shè)計寬6.4 m、高2.8 m；原支護(hù)方式為錨桿索聯(lián)合支護(hù)；采用放炮工藝。由于前方為小窯破壞區(qū)，須停掘在采空區(qū)下方開掘切眼。

（2）頂板厚度。5408 巷頂板厚度1 m 以下。頂板厚度小導(dǎo)致的直接問題是無法使用常規(guī)錨桿、錨索，必須調(diào)整支護(hù)方案。

（3）支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力。在有限頂板厚度和頂板完整性條件下形成可靠的組合剛性承載結(jié)構(gòu)抵抗頂板水平壓力。然而巷道跨度大導(dǎo)致工字鋼撓度增加，支撐能力低，必須依靠單體柱提供支撐，而拐切過程中機(jī)組轉(zhuǎn)移必須撤掉單體柱，極易誘發(fā)漏頂事故。上覆工作面煤柱對巷道頂板產(chǎn)生塑性破壞，使其頂板破裂，完整性極差，整體強(qiáng)度大幅降低。

3 改進(jìn)后的支護(hù)方式與施工技術(shù)

3.1 順槽U29梯形棚支護(hù)形式確定

14-2#層的8408 工作面與14-3#層的8408 工作面形成巷道內(nèi)錯式布置，順槽內(nèi)錯6 m。由于上覆14-2#層的8408工作面為長壁式全部垮落法開采，開采結(jié)束之后對工作面區(qū)段煤柱形成了固定的支承壓力區(qū)，使得煤柱上下方形成了永久的塑形變形區(qū)，而煤層層間巖性為粉砂巖或細(xì)砂巖，抗壓強(qiáng)度較高，圍巖抗變形能力較強(qiáng)，使得應(yīng)力傳遞角較小。14-3#層的8408面是近距離煤層開采的首面，巷道周邊殘余應(yīng)力的影響很小。見圖1：

圖1 5408巷抬棚斷面圖

3.2 機(jī)組拐切眼準(zhǔn)備工作

①在8408 切眼開口三角區(qū)域架設(shè)長度為12 m 的U29組合梁兩根，并在組合梁下支設(shè)間距不大于3.8 m的U29棚腿。

②組合梁兩端頭用φ18×1 800 mm錨桿固定在巷幫上，防止組合梁承載時發(fā)生移動，組合梁及棚腿用半圓木與巷幫或頂板剎緊背牢。

③截割工藝及支護(hù)形式（下圖所示）

圖2 機(jī)組拐切支護(hù)平面圖

掘進(jìn)機(jī)在抬棚下先割三角區(qū)，邊進(jìn)刀邊擺尾。當(dāng)截割跨度超過正常棚距，在臺棚上穿插礦用工字鋼并配合臨時單體柱進(jìn)行有效維護(hù)。在施工過程中嚴(yán)格把握柱距，確保操作司機(jī)的安全。待三角區(qū)入刀達(dá)到4 m時，三角區(qū)截割完畢，機(jī)組以擴(kuò)幫方式截割切眼尾滯后硐室。機(jī)組寬度3.5 m，鏟板3.3 m，擴(kuò)幫過程中保證機(jī)組周邊的臨時單體柱柱距不得大于3.8 m。待機(jī)組第一運輸機(jī)擺與順槽垂直時，用耙?guī)r機(jī)完成裝煤工序。機(jī)組進(jìn)入切眼9 m后，切眼按照正常架棚支護(hù)。

4 機(jī)組拐切眼時注意的安全事項

（1）切眼加強(qiáng)支護(hù)過程中三角區(qū)采用帶帽點柱進(jìn)行臨時支護(hù)，單體柱必須安裝防倒防墜裝置。單體柱在打壓過程中壓力不得低于9 MPa，不得對頂板進(jìn)行反復(fù)支撐。

（2）頂錨桿有效支護(hù)長度依據(jù)小于層間距0.3 m施工，錨桿掛剛金網(wǎng)防止碎石傷人。

（3）幫錨桿在固定棚腿時必須使棚腿與煤壁用木楔背緊。

（4）抬棚支護(hù)過程中，所有柱距不得大于3.8 m，U29鋼梁重疊距離不得小于600 mm。

（5）掘進(jìn)機(jī)在拐彎入刀時拆除臨時U29支柱，及時替換帶帽單體柱。單體柱必須成對使用，安裝防倒裝置。替柱過程中必須保證柱距不得大于3.8 m。

（6）掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入切眼9 m后,恢復(fù)全部永久支護(hù)。

5 結(jié)論

（1）采用“組合鋼性結(jié)構(gòu)”的大斷面支護(hù)方案后，現(xiàn)場對5408巷頂板表面及兩幫圍巖觀測，發(fā)現(xiàn)頂板偶爾發(fā)生層層剝落式破壞，但煤幫完整，沒有發(fā)生變形破壞。判斷近距離煤層巷道開挖主要承受水平方向應(yīng)力的作用。

（2）極近距離煤層采空區(qū)下機(jī)組直角轉(zhuǎn)彎以及支護(hù)方式的應(yīng)用，在我礦收到了良好的效果，不僅滿足了資源枯竭情況下煤炭資源的有效回收利用，保證了礦井采掘銜接的正常進(jìn)行，在技術(shù)上解決了極近距離煤層采空區(qū)下巷道的支護(hù)和施工工藝等技術(shù)難題。這種施工工藝的創(chuàng)新應(yīng)用，在保證安全的情況下順利的實現(xiàn)了利用機(jī)組轉(zhuǎn)彎，避免了使用炮掘，將頂板震碎造成大面積漏頂情況發(fā)生。