劉彥明

（山西潞安化工集團(tuán)高河能源有限公司，山西 長治 047100）

1 西回風(fēng)大巷概述

山西潞安礦業(yè)集團(tuán)高河能源有限公司西回風(fēng)大巷位于井田西翼，巷道設(shè)計(jì)長度為1 700 m，巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道掘進(jìn)煤層為3 號煤層，平均厚度為7.1 m，全煤間有一層炭質(zhì)泥巖夾矸，厚度為0.10～0.6 m，平均厚0.40 m。3 號煤層頂?shù)装鍘r性如表1 所示。

表1 3 號煤層頂?shù)装鍘r性匯總表

西回風(fēng)大巷主要采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，巷道頂板采用錨桿（索）+W 型鋼帶聯(lián)合支護(hù)，護(hù)幫采用單錨桿支護(hù)，截至目前巷道已掘進(jìn)460 m。巷道掘進(jìn)至452 m 處時(shí)揭露一條正斷層，斷層落差為1.8 m，傾角為54°。受斷層影響，巷道掘進(jìn)至454 m 處頂板出現(xiàn)冒落現(xiàn)象，冒落最大高度為2.4 m，冒落區(qū)成半圓狀，高冒區(qū)沿巷道走向長度為4.5 m，冒落區(qū)內(nèi)圍巖破碎嚴(yán)重，且隨著巷道掘進(jìn)延伸，冒落區(qū)范圍不斷擴(kuò)大。

2 冒落區(qū)原支護(hù)設(shè)計(jì)及問題分析

2.1 冒落區(qū)原支護(hù)設(shè)計(jì)

西回風(fēng)大巷原頂板采用“錨桿+錨索+W 型鋼帶+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)方式，具體支護(hù)參數(shù)如下：

1）頂板錨桿布置。頂板每排布置5 根錨桿，錨桿長度為2.5 m，直徑為22 mm，錨桿布置間距為1.0 m，布置排距為1.0 m，錨桿垂直于頂板布置，每根錨桿采用兩根錨固劑進(jìn)行錨固。

2）頂板鋼帶。頂板采用的W 型鋼帶長度為4.2 m，寬度為0.28 m，厚度為4 mm，鋼帶上焊制5 個(gè)直徑為30 mm 的圓孔，鋼帶安裝在同一排錨桿外露端，鋼帶安裝后與頂板接觸嚴(yán)實(shí)。

3）頂板錨索。頂板錨索長度為5.6 m，直徑為17.8 mm，每排布置3 根錨索，錨索布置排距為3.0 m，布置間距為1.8 m，每根錨索采用3 支錨固劑進(jìn)行錨固，錨索外露端安裝一塊鋼方板。

4）金屬網(wǎng)。頂板采用金屬網(wǎng)規(guī)格為長×寬=6.2 m×1.2 m，網(wǎng)格規(guī)格為長×寬=50 mm×50 mm，錨桿安裝后在錨桿與鋼帶之間安裝金屬網(wǎng)，相鄰兩片金屬網(wǎng)的搭接寬度不低于0.2 m。

2.2 原頂板支護(hù)主要存在的問題

原頂板錨桿（索）支護(hù)可對穩(wěn)定圍巖進(jìn)行有效支護(hù)，但是對于冒落區(qū)頂板采用該支護(hù)則存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1）支護(hù)施工效率低。由于西回風(fēng)巷頂板出現(xiàn)冒落后，冒落高度達(dá)2.1 m，而傳統(tǒng)鉆機(jī)最大伸縮行程為2.5 m，在冒落區(qū)下方進(jìn)行錨桿索支護(hù)時(shí)施工難度大、效率低。

2）支護(hù)效果差。冒落區(qū)頂板巖體穩(wěn)定性差、破碎嚴(yán)重，采用傳統(tǒng)錨桿（索）以及W 型鋼帶支護(hù)時(shí)，支護(hù)體錨固效果差，且鋼帶剛性強(qiáng)，處于頂板高冒區(qū)的鋼帶與頂板無法嚴(yán)實(shí)接觸，達(dá)不到預(yù)期支護(hù)效果。

3）易出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象。高冒區(qū)僅采用錨桿、錨索支護(hù)，未對高冒區(qū)頂板進(jìn)行封堵，很容易造成高冒區(qū)出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象，不利于巷道安全快速掘進(jìn)。

3 冒漏區(qū)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

為了解決傳統(tǒng)支護(hù)在巷道高冒區(qū)應(yīng)用中存在的技術(shù)難題，提高高冒區(qū)頂板整體穩(wěn)定性，決定在高冒區(qū)處采取“組合錨索+人工假頂”聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。

3.1 組合錨索施工

1）組合錨索相較于傳統(tǒng)單錨索支護(hù)，具有支護(hù)強(qiáng)度大、對不穩(wěn)定圍巖支護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn)。高冒區(qū)施工的組合錨索主要由高應(yīng)力鋼板、錨索等部分組成，鋼板長度及寬度均為0.6 m，在鋼托板上均勻布置3個(gè)直徑為25 mm 的支護(hù)孔；每組組合錨索配套3 根恒阻錨索，錨索長度為8.0 m，直徑為21.8 mm。

2）在距高冒區(qū)1.0 m 處的頂板上，前后各施工兩組組合錨索，組合錨索布置間距為1.8 m；用MT-130 型鉆機(jī)在頂板施工一個(gè)錨索鉆孔，鉆孔深度為8.0 m，第一個(gè)錨索鉆孔施工完后安裝一根恒阻錨索，錨索采用3 支錨固劑進(jìn)行錨固。

3）在組合錨索的第一根錨索安裝后，對應(yīng)安裝組合錨索托板，并采用噴漆對其它兩個(gè)錨索孔進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記后再取下，然后采用鉆機(jī)依次施工其它兩個(gè)錨索鉆孔，并安裝錨索；待同一組組合錨索全部安裝后，及時(shí)安裝組合托板，并采用鎖具進(jìn)行預(yù)緊。

3.2 人工假頂施工

1）在巷道高冒區(qū)施工3 架錨索吊棚，錨索吊棚主要由1 根長度為4.2 m 的工字鋼梁以及2 根長度為3.5 m 的錨索組成。錨索吊棚布置間距為2.5 m，第一架錨索吊棚施工在距高冒區(qū)0.5 m 處，錨索吊棚施工完后，要保證吊棚與巷道頂板齊平。

2）3 架錨索吊棚施工完后，在3 架吊棚上方鋪設(shè)一層金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)與吊棚之間采用14 號鉛絲進(jìn)行捆綁，并在金屬網(wǎng)上方鋪設(shè)一層風(fēng)筒布。

3）待金屬網(wǎng)及風(fēng)筒布鋪設(shè)完成后，在其上方架設(shè)方木垛，木垛采用長度為3.5 m，寬度為0.2 m 的道木搭設(shè)而成，木垛搭設(shè)時(shí)呈“井”字型布置，木垛搭接到位后需保證與頂板接觸嚴(yán)實(shí)，如圖1 所示。

圖1 西回風(fēng)大巷人工假頂施工平剖面示意圖

4）木垛架設(shè)完成后，采用高壓注漿泵對假頂上方間隙處進(jìn)行填充，填充材料為羅克休高效膨脹劑，該化學(xué)材料具有填充效果好、阻燃性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

4 支護(hù)效果

截至目前，西回風(fēng)大巷已掘進(jìn)600 m，對巷道高冒區(qū)頂板采取聯(lián)合支護(hù)措施后，通過在后期的巷道掘進(jìn)過程中對高冒區(qū)頂板監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在人工假頂施工后7 d 范圍內(nèi)，受頂板蠕動變形影響，頂板下沉量為0.11 m，在7～12 d 范圍內(nèi)頂板蠕動變形逐漸減弱，頂板下沉量為0.13 m，在12 d 后頂板區(qū)域穩(wěn)定。采用聯(lián)合控制技術(shù)后，冒落區(qū)破碎頂板得到了有效控制，取得了顯著應(yīng)用成效。