鐘權(quán)偉

（漳平市箭竹坪礦業(yè)投資有限責(zé)任公司 福建漳平 364416）

1 概況

1.1 礦井概況

箭竹坪煤礦位于漳平市城區(qū)230°方位，直線距離18 km，行政區(qū)劃屬漳平市拱橋鎮(zhèn)管轄，礦區(qū)面積8.128 9 km2。箭竹坪礦區(qū)位于龍永煤田北東部邊緣，龍永煤田漳平—龍巖復(fù)式向斜構(gòu)造東翼?？傮w構(gòu)造為一軸向南北向的向斜構(gòu)造。主要含煤地層位于二疊系童子巖組第三段下亞段及中亞段和童子巖組第一段地層，其中，童子巖組第三段主要煤層集中分布在Ⅲ3標(biāo)志層底界至Ⅲ1標(biāo)志層底界之間［1］。區(qū)內(nèi)主要可采煤層為童子巖組第三段的21、22、28、28下、29 和第一段31、39 等7 煤層，保有資源儲(chǔ)量（332+333）1 538.3 萬(wàn)t，其中（332）554.0 萬(wàn)t、（333）984.3 萬(wàn)t，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量1 061.7 萬(wàn)t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力30 萬(wàn)t/a，服務(wù)年限25.3 a。目前礦井處于基建階段，采用平硐開(kāi)拓方式分區(qū)下山開(kāi)采，投產(chǎn)采區(qū)為一采區(qū)和二采區(qū)，設(shè)計(jì)采用普通機(jī)械化采煤。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

（1）巖組特征。根據(jù)《福建省漳平市箭竹坪礦區(qū)煤礦資源量分算及擬擴(kuò)大部分補(bǔ)充勘查地質(zhì)報(bào)告》（閩國(guó)土資儲(chǔ)評(píng)字〔2014〕54 號(hào)），圍巖巖體主要由下二疊統(tǒng)棲霞組、文筆山組、童子巖組、上二疊統(tǒng)翠屏山組、下三疊統(tǒng)溪口組的細(xì)砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、石灰?guī)r等組成，局部見(jiàn)堅(jiān)硬塊狀結(jié)構(gòu)的輝綠巖，圍巖巖體一般節(jié)理裂隙不發(fā)育，近于塊狀，穩(wěn)定性較好，屬堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬層狀結(jié)構(gòu)巖層，穩(wěn)固性較好，巖體質(zhì)量較好，不會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的工程地質(zhì)問(wèn)題［1］。

（2）礦區(qū)可采煤層頂?shù)装鍘r性特征。礦區(qū)內(nèi)主采煤層第三段中的21、22、28、28下、29、31 煤層及第一段中的39、41 煤頂板多為砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖或泥巖，裂隙不發(fā)育。間接頂板逐漸由細(xì)變粗為泥質(zhì)砂巖，發(fā)育水平—緩波狀層理，底板多為泥質(zhì)砂巖或細(xì)砂巖，巖石較致密堅(jiān)硬，裂隙不發(fā)育［1］。

2 礦井圍巖揭露情況

2.1 地層揭露情況

隨著礦井建設(shè)井巷工程的不斷推進(jìn)，現(xiàn)主要揭露地層為童子巖組第三段地層、第一段含煤地層及童子巖組第二段泥巖地層。圍巖巖體一般節(jié)理裂隙不發(fā)育，近于塊狀，穩(wěn)定性較好，屬堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬層狀結(jié)構(gòu)巖層，穩(wěn)固性較好，巖體質(zhì)量較好，童子巖組巖石質(zhì)量等級(jí)表見(jiàn)表1［1］。

表1 童子巖組巖石質(zhì)量等級(jí)表

2.2 煤層頂?shù)装褰衣肚闆r

目前，礦井已揭露的28# 煤層頂板主要以薄層狀砂質(zhì)泥巖為主，局部相變?yōu)榧?xì)砂巖，頂板植物粗大莖片、單網(wǎng)羊齒、蕉羊齒等植物葉片化石明顯；底板主要以灰白色中厚層狀細(xì)砂巖為主，局部含砂質(zhì)泥巖偽底，底板植物根莖化石明顯。22# 煤層頂板主要以薄層狀砂質(zhì)泥巖為主，底板為薄層狀砂質(zhì)泥巖，間接底板為薄層狀細(xì)砂巖，為22# 煤層的主要標(biāo)志特征，頂、底板植物化石稀少。

礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)已揭露的地層、煤層頂?shù)装迩闆r均較正常。但由于礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，局部地段受斷層、褶曲和巖漿巖脈的影響，特別是在近斷層褶曲部位，頂?shù)装鍘r石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石較破碎，局部巖體質(zhì)量較差，易產(chǎn)生冒頂、垮幫等現(xiàn)象，同時(shí)局部地段存在較弱夾層，在礦井開(kāi)拓過(guò)程中，應(yīng)選擇合理的支護(hù)方式，加強(qiáng)這些不良工程地質(zhì)部位和地段的支護(hù)管理工作，防止冒頂、垮幫等現(xiàn)象和事故的發(fā)生。根據(jù)鉆孔資料及巷道實(shí)際揭露各主采煤層頂?shù)装迤扑榍闆r詳見(jiàn)表2［1］。

表2 主采煤層頂?shù)装迤扑榍闆r表

3 礦井支護(hù)方式運(yùn)用與對(duì)比

3.1 現(xiàn)有巷道支護(hù)方式

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征及圍巖揭露情況，可以看出礦區(qū)內(nèi)圍巖總體穩(wěn)定性較好，裂隙不發(fā)育，但在局部構(gòu)造復(fù)雜地段巖石較破碎、裂隙增多而易出現(xiàn)垮幫冒頂現(xiàn)象?，F(xiàn)階段礦井主要采用了3種支護(hù)方式（其斷面規(guī)格及支護(hù)方式均符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定）：金屬支護(hù)（9# 工字鋼）、噴漿（樹(shù)脂錨桿噴漿）支護(hù)、砌碹支護(hù)。

（1）在用巷道支護(hù)方式使用情況。①二采區(qū)+180m（22）S運(yùn)巷中段圍巖破碎易風(fēng)化脫層，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)論證及分析，礦井采用9# 工字鋼金屬支護(hù)（S=6.5 m2）、圓木及腰板過(guò)頂背幫。自2020 年10 月份支護(hù)至今，未出現(xiàn)明顯來(lái)壓及巷道支架變形等現(xiàn)象，支護(hù)情況完好且符合規(guī)程要求。金屬架棚支護(hù)（S=6.5 m2）設(shè)計(jì)斷面圖見(jiàn)圖1。

②二采區(qū)+283 m-+380 m 回風(fēng)上山總體圍巖穩(wěn)定性較好，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)論證及分析，礦井采用噴漿永久支護(hù)（S=5.7 m2）。自2019 年5 月份噴漿支護(hù)至今，未出現(xiàn)風(fēng)化脫層、掉矸等現(xiàn)象，支護(hù)情況完好且符合規(guī)程要求。噴漿支護(hù)（S=5.7 m2）設(shè)計(jì)斷面圖見(jiàn)圖2。

圖2 噴漿支護(hù)

③一采區(qū)+283 m-+90 m 軌道下山中段圍巖正常但局部易風(fēng)化脫層巷道，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)論證及分析，對(duì)局部易風(fēng)化脫層巷道采用樹(shù)脂錨桿噴漿永久支護(hù)（S=5.7 m2）。自2020 年3 月份永久支護(hù)至今，未出現(xiàn)風(fēng)化脫層、掉矸等現(xiàn)象，支護(hù)情況完好且符合規(guī)程要求。樹(shù)脂錨桿噴漿支護(hù)（S=5.7 m2）設(shè)計(jì)斷面圖見(jiàn)圖3。

圖3 樹(shù)脂錨桿支護(hù)

④二采區(qū)+283 m 聯(lián)絡(luò)巷斜穿F7大斷層，位于車(chē)場(chǎng)交岔點(diǎn)附近，圍巖破碎且來(lái)壓明顯。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)論證及分析，采用砌碹永久支護(hù)（S=5.7 m2）。自2019 年11 月份砌碹永久支護(hù)至今，雖受F7大斷層影響但僅出現(xiàn)局部開(kāi)裂現(xiàn)象，支護(hù)情況總體完好且符合規(guī)程要求。砌碹支護(hù)（S=5.7 m2）設(shè)計(jì)斷面圖見(jiàn)圖4。

圖4 砌碹支護(hù)

（2）支護(hù)方式運(yùn)用情況綜合分析見(jiàn)表3。

表3 支護(hù)方式運(yùn)用情況綜合分析

3.2 支護(hù)方式比較

具體見(jiàn)表4。

表4 支護(hù)方式比較

綜上所述，在箭竹坪礦區(qū)圍巖破碎易風(fēng)化脫層巷道及沿煤巷道適合采用金屬支護(hù)；圍巖穩(wěn)定及局部易脫層巷道適合采用噴漿（樹(shù)脂錨桿噴漿）支護(hù)；圍巖較破碎且來(lái)壓明顯巷道適合采用砌碹支護(hù)。在綜合考慮施工工序、適用范圍、經(jīng)濟(jì)成本、施工安全及礦井地質(zhì)構(gòu)造條件的基礎(chǔ)上，經(jīng)對(duì)比，噴漿（樹(shù)脂錨桿）支護(hù)可作為該礦主要巷道的首選支護(hù)方式。

4 噴漿（樹(shù)脂錨桿噴漿）支護(hù)施工工藝

4.1 噴漿支護(hù)施工工藝

（1）材料準(zhǔn)備。①水泥：325# 普通硅酸鹽水泥。嚴(yán)禁使用過(guò)期受潮結(jié)塊的水泥。②骨料：采用堅(jiān)硬的中砂或粗砂，使用前應(yīng)過(guò)篩。③水：要干凈、無(wú)雜物，污水和酸性水不允許使用。④速凝劑：要按出廠說(shuō)明書(shū)和水泥性質(zhì)配合使用，摻量一般為水泥重量的2.5%～4.0%，要求在5 min 內(nèi)初凝，10 min 內(nèi)終凝。速凝劑的存放要保持干燥，不得破包，以防受潮。

（2）配料。水泥∶砂=1∶2.5（重量比），水灰比0.5；隨拌料隨噴，拌好的潮料不得放2 h 以上。

（3）拌料噴漿。噴漿前必須用水充分沖洗巖面后才能?chē)娚?，?duì)影響噴射作業(yè)的障礙物必須清理，對(duì)不能拆除的設(shè)備、纜線要加以保護(hù)。作業(yè)開(kāi)始時(shí)，潮料噴射機(jī)，應(yīng)先給風(fēng)，再開(kāi)電動(dòng)機(jī)，然后給水，最后給料（給料過(guò)程中添加速凝劑）；向噴射機(jī)中加料，要過(guò)篩，要保持連續(xù)和均勻。機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，料斗內(nèi)保持足夠的存料；結(jié)束時(shí)先停料，待料用完后停電動(dòng)機(jī)，最后關(guān)閉風(fēng)、水閥門(mén)。

4.2 樹(shù)脂錨桿噴漿支護(hù)施工工藝

（1）準(zhǔn)備工作。打眼前，必須先認(rèn)真執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，將活矸先行處理掉，確認(rèn)安全后，仔細(xì)觀察圍巖情況，選擇與層理盡量垂直的方向打眼。

（2）打眼。采用ZY28 風(fēng)鉆配Ф32 mm的鉆頭打眼，眼打完后必須將眼炮吹干凈。

（3）加注錨固劑。根據(jù)設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度，用錨桿機(jī)旋轉(zhuǎn)螺紋鋼錨桿（30±5）s 將Z2335 樹(shù)脂錨固劑勻速推進(jìn)至孔底。

（4）固定。卸下錨桿機(jī)后，及時(shí)在孔口將桿體固定，固化前不要使桿體移位或晃動(dòng)。

（5）掛網(wǎng)上托板。固定后將12# 鐵絲網(wǎng)對(duì)拉平直并用托盤(pán)固定貼幫懸掛于錨桿之間，然后采用手動(dòng)板手旋緊螺母后即可，使半圓形螺紋鋼錨桿、樹(shù)脂錨固劑、托板、螺母連成一體，形成安全有效的錨固力。

（6）壓力檢測(cè)。樹(shù)脂錨桿安裝后要進(jìn)行錨固力檢查，當(dāng)班1 h～2 h 后，檢查初錨力達(dá)不到5 t 以上要求的必須補(bǔ)打抽測(cè)。班組和專(zhuān)職礦壓人員檢測(cè)結(jié)果，必須作好原始記錄。

（7）錨桿機(jī)使用結(jié)束后，各種操作開(kāi)處于關(guān)閉狀態(tài)，清理干凈后，搬離安裝地點(diǎn)。放置位置要正確，嚴(yán)禁炮崩、亂摔、亂砸，并按要求檢修好錨桿機(jī)。

（8）樹(shù)脂錨桿安裝1 d～2 d 后，要進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)托板松動(dòng)時(shí)，必須用扳手及時(shí)擰緊螺帽，發(fā)現(xiàn)失效錨桿要及時(shí)補(bǔ)打。

（9）噴漿（按4.1 噴漿支護(hù)工藝流程施工）。

5 結(jié)語(yǔ)

從礦井實(shí)際施工及效果發(fā)現(xiàn)，噴漿（樹(shù)脂錨桿噴漿）支護(hù)不僅工序簡(jiǎn)單、節(jié)省坑木消耗，降低巷道掘進(jìn)成巷施工成本，且適用范圍廣、成巷后標(biāo)準(zhǔn)美觀、服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，可作為礦井的首選支護(hù)方式。