馮云貴

（汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤業(yè)，山西 孝義 032300）

引言

煤礦開采后形成的采空區(qū)會(huì)給巷道掘進(jìn)帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)，采空區(qū)存在較多的不確定因素，同時(shí)還存在一定的積水以及有害氣體等，并且?guī)r層還容易出現(xiàn)嚴(yán)重變形等情況，因此存在著較多的安全隱患。為保障巷道掘進(jìn)的順利開展，提升施工作業(yè)的安全性，需要加強(qiáng)對(duì)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，解決采空區(qū)存在的問(wèn)題，提升巷道的穩(wěn)定性。

1 采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性分析

1.1 采空區(qū)覆巖結(jié)構(gòu)類型分析

采空區(qū)覆巖結(jié)構(gòu)可以根據(jù)其遭受破壞的程度進(jìn)行分類，主要包括完整結(jié)果類、散狀結(jié)構(gòu)類、層狀結(jié)構(gòu)類以及破碎結(jié)構(gòu)類等。不同的結(jié)構(gòu)類型，需要借助不同的支護(hù)技術(shù)對(duì)圍巖加強(qiáng)控制。因此支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，首先需要確定采空區(qū)的覆巖結(jié)構(gòu)，這是保障支護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果的重要基礎(chǔ)[1]。

1.2 采空區(qū)圍巖失穩(wěn)分析

在重力作用下，破碎巖層的壓實(shí)度會(huì)不斷提升，但是依然不能完全杜絕空隙以及裂隙等。與此同時(shí)，在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，必然會(huì)對(duì)采空區(qū)造成一定的影響，導(dǎo)致其原有的平衡被打破，甚至還會(huì)出現(xiàn)新的空洞、孔隙以及裂隙等，同時(shí)頂板破碎石塊還會(huì)沿著裂隙破斷，因此更容易發(fā)生頂板冒落等問(wèn)題，增加巷道掘進(jìn)難度的同時(shí)，也導(dǎo)致施工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性更高。

1.3 采空區(qū)巷道掘進(jìn)評(píng)價(jià)

采面回采后，在采空區(qū)邊緣部位隨之產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力集中現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象呈動(dòng)態(tài)發(fā)展的態(tài)勢(shì)，與采空區(qū)面積成正比，隨著采空區(qū)面積的增大，這種應(yīng)力集中現(xiàn)象也會(huì)越明顯，并且應(yīng)力集中的范圍也會(huì)隨之?dāng)U大。要做好采空區(qū)裂隙帶以及冒落帶的高度計(jì)算，如果巷道掘機(jī)處于采空區(qū)應(yīng)力范圍內(nèi)，為防止破碎圍巖的移動(dòng)，則需要做好破碎圍巖的加固，合理運(yùn)用支護(hù)技術(shù)，保障加固效果，為巷道掘進(jìn)施工提供安全保障。

2 巷道過(guò)采空區(qū)支護(hù)技術(shù)

2.1 工程概況

以某復(fù)采工作面回采巷道掘進(jìn)施工為例分析支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用措施，該工程中所涉及到的采空區(qū)上覆巖出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的垮落現(xiàn)象，并且在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，頂板覆巖隨著掘進(jìn)作業(yè)不斷垮落。采面涉及到的煤層為近水煤層，該煤層具有硬度低的特點(diǎn)，并且煤層內(nèi)部還有裂隙發(fā)育。在巷道掘進(jìn)施工作業(yè)過(guò)程中，需要穿過(guò)兩個(gè)采空區(qū)，總長(zhǎng)度92 m。結(jié)合工程實(shí)際情況，決定針對(duì)采空區(qū)的支護(hù)采用“注漿加固與架棚支護(hù)”相結(jié)合的方式進(jìn)行支護(hù)，并且取得了比較理想的支護(hù)效果，為巷道掘進(jìn)作業(yè)以及巷道的應(yīng)用提供了有力的安全保障[2]。

2.2 注漿加固設(shè)計(jì)

由于該工程中針對(duì)采空區(qū)支護(hù)采用“注漿加固與架棚支護(hù)”相結(jié)合的方式，因此做好注漿加固設(shè)計(jì)至關(guān)重要，這直接關(guān)乎最終支護(hù)的效果，同時(shí)也會(huì)對(duì)巷道掘進(jìn)作業(yè)以及巷道使用的安全性等產(chǎn)生重要影響。注漿加固設(shè)計(jì)需要結(jié)合采空區(qū)的實(shí)際情況，根據(jù)采空區(qū)勘察分析，發(fā)現(xiàn)其存在裂隙發(fā)育以及巖層破碎的現(xiàn)象，與此同時(shí)，該復(fù)采工作面回采巷道采空區(qū)內(nèi)的巖層的巖性主要為泥巖，結(jié)合這些特點(diǎn)，在注漿加固設(shè)計(jì)過(guò)程中決定借助化學(xué)材料進(jìn)行加固，所應(yīng)用的化學(xué)材料主要包括“漏必堵”以及“固特瑞”兩種[3]。這樣的設(shè)計(jì)既符合采空區(qū)的實(shí)際情況，也充分彰顯了方案的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也為施工提供了一定的便利。具體而言，在設(shè)計(jì)方案中針對(duì)采空區(qū)邊緣區(qū)域的掘進(jìn)作業(yè)提供了相應(yīng)的保護(hù)措施。由于采空區(qū)邊緣區(qū)域存在較大的空頂，因此可以借助顧特瑞泡沫進(jìn)行充填，使其形成人工頂板，更好的保障掘進(jìn)作業(yè)的安全性。在實(shí)際的施工過(guò)程中，應(yīng)先設(shè)置防漏漿層，然后再進(jìn)行填充作業(yè)。在通過(guò)空頂區(qū)之后，借助漏必堵加固破碎區(qū)的圍巖。在注漿加固過(guò)程中，鉆孔是關(guān)鍵，鉆孔過(guò)程中，需要以巷道中心線為中心，第一排注漿孔的間距、深度、與頂板距離以及傾角分別為1 m、5 m、0.5 m 以及40°；第二排鉆孔的傾角應(yīng)控制在10°，并且鉆孔的深度為0.5 m。

2.3 巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì)

由于采用針對(duì)采空區(qū)的支護(hù)采用“注漿加固與架棚支護(hù)”相結(jié)合的方式進(jìn)行支護(hù)，因此在做好注漿加固設(shè)計(jì)的同時(shí)，還需要保障巷道支護(hù)方案的科學(xué)性。

2.3.1 工字鋼支護(hù)

在該工程中，由于原采空區(qū)出現(xiàn)了冒落問(wèn)題，同時(shí)還伴有頂板破碎等現(xiàn)象，因此會(huì)給巷道支護(hù)帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。因此在支護(hù)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中為了更好地保障支護(hù)效果，需要采用工字鋼支護(hù)的方式[4]。這種支護(hù)方式能夠借助工字硬度大等方面的優(yōu)勢(shì)，提升圍巖的穩(wěn)定性。在應(yīng)用工字鋼鋼棚支護(hù)的同時(shí)，借助掛金屬網(wǎng)的方式形成假頂，更好的保障支護(hù)效果。

2.3.2 支護(hù)設(shè)計(jì)

在支護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)設(shè)計(jì)，臨時(shí)支護(hù)設(shè)計(jì)材料主要為背板、無(wú)縫鋼管、單體柱、吊環(huán)以及木楔等。要確定相關(guān)材料的數(shù)量、規(guī)格等，以無(wú)縫鋼管為例，其長(zhǎng)度應(yīng)為3 m，數(shù)量為2 根，在架設(shè)的過(guò)程中，將其沿著巷道的方向借助連接裝置掛在頂梁上，掐斷神像迎頭煤巖壁做前探支護(hù)。在放炮完成后，先“敲幫問(wèn)頂”，將頂、邦活石傘檐清除。將單體柱架設(shè)在頂梁之前，然后將前探梁向后移出架設(shè)頂梁的空間，單體柱架設(shè)與前探梁后移交替進(jìn)行，并在前探梁支護(hù)完成后及時(shí)進(jìn)行永久支護(hù)[5]。

2.3.3 永久支護(hù)

永久支護(hù)主要針對(duì)冒落區(qū)頂板進(jìn)行支護(hù)以及對(duì)采空區(qū)頂板進(jìn)行支護(hù)。以冒落區(qū)頂板支護(hù)為例，首先要將模板鋪設(shè)在頂板金屬網(wǎng)上，然后將浮渣作為材料進(jìn)行回填，回填厚度為0.5 m 左右，在棚架高度達(dá)到3 m 左右時(shí)需要開始井字架接頂?；靥钔瓿珊?，沿著棚腿的上、中、下插入1 m 的廢棄錨桿，并使其與棚腿相連接，兩幫凝固后便會(huì)形成一個(gè)整體。再以采空區(qū)頂板支護(hù)為例，施工過(guò)程中，通常都需要采用門字形梁進(jìn)行支護(hù)，但是棚架的支撐除外。同時(shí)液壓柱以3排超前形式跟進(jìn)，通過(guò)這種方式，能夠在來(lái)壓時(shí)促進(jìn)支撐力的提升。在前進(jìn)過(guò)程中，可以應(yīng)用鋼筋或者鉆桿等制造假頂。先進(jìn)行鉆孔，然后在鉆孔處插入鋼筋，如果鉆孔后鉆桿難以取出，則可以直接利用鉆桿來(lái)制造假頂。在施工過(guò)程中，要確保鉆桿與掘進(jìn)放方向平行，同時(shí)還要將鉆桿與頂板之間的夾角控制在30°以內(nèi)，還要將鋼筋或者鉆桿之間的距離控制在0.3 m～0.4 m 左右，具體的間距應(yīng)根據(jù)頂板破碎情況來(lái)確定。在迎頭作業(yè)過(guò)程中，超前支護(hù)的材料以木梁或者單體柱為主，架棚的頂梁、腿長(zhǎng)、搭接長(zhǎng)度以及間距分別為3 m、2.6 m、0.3 m 以及0.5 m，同時(shí)巷道的高度、毛斷面上部的寬度、下部的寬度分別為2.7 m、3 m、3.6 m。

2.4 頂板安全控制措施

加強(qiáng)頂板安全控制能夠更好地保證支護(hù)效果，為巷道掘進(jìn)作業(yè)以及巷道的應(yīng)用提供更加有力的安全保障。在頂板安全控制過(guò)程中，及時(shí)清理危矸以及活桿等，這樣可以更好的預(yù)防危矸掉落傷人等事故[6]。另外，還要注重對(duì)各掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺的把控，在應(yīng)用架棚支護(hù)的過(guò)程中，應(yīng)將各循環(huán)進(jìn)尺控制在0.6 m 之內(nèi)，在掘進(jìn)之后需要第一時(shí)間進(jìn)行支護(hù)，避免出現(xiàn)空頂作業(yè)的現(xiàn)象。與此同時(shí)，還要隨著工作面掘進(jìn)進(jìn)行永久支護(hù)，這樣能夠更好地規(guī)避頂板冒落等問(wèn)題發(fā)生。如果在掘進(jìn)的過(guò)程中發(fā)生了頂板冒落的問(wèn)題，則需要等到頂板穩(wěn)定后再進(jìn)行處理，以免造成更大的危害與損失。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦開采后形成的采空區(qū)，而在復(fù)采區(qū)巷道掘進(jìn)過(guò)程中容易出現(xiàn)穿過(guò)空采取的情況，這會(huì)給巷道掘進(jìn)帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。采空區(qū)存的巖層容易出現(xiàn)嚴(yán)重變形，破碎巖石穩(wěn)定性差，因此存在著較多的安全隱患。為保障巷道掘進(jìn)作業(yè)的安全性，需要加強(qiáng)對(duì)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合采空區(qū)的實(shí)際情況以及采空區(qū)存在的問(wèn)題，制定科學(xué)的支護(hù)方案，提升巷道的穩(wěn)定性。