南戟文

（潞安化工集團(tuán)漳村煤礦，山西 長(zhǎng)治 046032）

1 2802 工作面概況

某煤礦2802 工作面位于28 采區(qū)南部，東側(cè)為28 采區(qū)大巷，南側(cè)和西側(cè)均為井田邊界，北側(cè)為480采區(qū)大巷三段。2802 工作面地面標(biāo)高為931～1 020 m，煤層底板標(biāo)高為397.6～480.3 m，采深465.65～602.2 m。工作面巷道布置情況如圖1 所示。

圖1 2802 工作面巷道布置平面圖

1.1 工作面地質(zhì)和地應(yīng)力情況

根據(jù)2802 工作面煤層柱狀圖和《480 水平地應(yīng)力特征研究報(bào)告》分析，2802 工作面開采煤層為3 號(hào)煤，賦存穩(wěn)定，煤厚變異較小，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單平均厚度6.03 m，煤層傾角2°～6°，煤體強(qiáng)度平均值為13.78 MPa。直接頂為砂質(zhì)泥巖，灰色，巨厚層狀，含砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，平均厚度為3.5 m，成份以黏土礦物為主，巖層強(qiáng)度38.72～60.53 MPa，強(qiáng)度平均值為55.52 MPa。老頂為細(xì)粒砂巖，淺灰色，巨厚層狀，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，成分以石英為主，長(zhǎng)石頭次之，平均厚度為5.51m，巖層強(qiáng)度在92.73～107.92 MPa，強(qiáng)度平均值為98.01 MPa。老頂上方有平均厚度8.7 m 的泥巖，和平均厚度3.44 m 的細(xì)粒砂巖。最大水平主應(yīng)力方向集中在N45，E-N51。

1.2 工作面采煤方法

2802 工作面采用傾斜長(zhǎng)壁低位放頂煤一次采全高綜合機(jī)械化采煤方法，頂板管理為全部垮落法。

2 2802 進(jìn)風(fēng)巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案

2.1 2802 進(jìn)風(fēng)巷原支護(hù)形式

進(jìn)風(fēng)巷采用矩形錨網(wǎng)支護(hù)，沿煤層底板布置。長(zhǎng)度2 050 m，斷面5.4 m×3.8 m，凈斷面積20.52 m2，排距1 m。

頂板支護(hù)：每排等間距布置7 根錨桿，間距800 mm，兩肩角錨桿分距巷幫300 mm；錨索采用“3-2-3”形式布置，“3”即隔排錨桿架間巷中及兩側(cè)1 400 mm各布置1 根，“2”即隔排錨桿架間巷中兩側(cè)700 mm各布置1 根。

兩幫支護(hù)：每排每幫等間距布置5 根錨桿，間距800 mm，兩幫上、下部錨桿距頂?shù)装寰鶠?00 mm。

2.2 2802 進(jìn)風(fēng)巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

2802 進(jìn)風(fēng)巷原巷頂板錨索支護(hù)強(qiáng)度不能夠滿足非對(duì)稱三維采動(dòng)巖體與巷旁支護(hù)體相互作用過程中的支護(hù)要求，頂板運(yùn)動(dòng)過程中煤幫易出現(xiàn)片幫或大變形，影響留巷穩(wěn)定。必須對(duì)頂板進(jìn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。加固范圍為2802 切眼西幫至2802 停采線[1]。

2.2.1 沿巷道方向鋪設(shè)雙層菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂

菱形金屬網(wǎng)尺寸為9 m×1 m，順巷雙排鋪設(shè)在在頂板靠近回采側(cè)幫2 000 mm 范圍內(nèi)，通過16 號(hào)鉛絲將菱形金屬網(wǎng)與巷道原頂網(wǎng)進(jìn)行孔孔相聯(lián)。

2.2.2 頂板錨索補(bǔ)強(qiáng)

錨索采用Φ22 mm、長(zhǎng)度為8 300 mm，拉斷載荷為582 kN 的1×19 股結(jié)構(gòu)、延伸率7%的鋼絞線，配套長(zhǎng)×寬×厚=300 mm×300 mm×16 mm 的穹形多功能鋼板托板。采用一支MSK2335 和三支MSZ2360錨固劑錨固，錨索初始張拉至250 kN。

補(bǔ)強(qiáng)錨索為“2-0-2”相間布置，在巷中和靠近回采側(cè)幫500 mm 處各打設(shè)1 根錨索，排距2 000 mm、間距2 200 mm；每排打設(shè)2 根錨索。并且將補(bǔ)打的錨索鋼筋梯梁連接，鋼筋梯梁型號(hào)為Φ20-220-2400，錨索布置方式為“2-0-2”，與巷道原錨索形成“3-4-3”布置。

2.2.3 2802 進(jìn)風(fēng)巷切眼以西范圍加固

2802 工作面回采前，在進(jìn)風(fēng)巷切眼以西至2801切眼范圍內(nèi)架設(shè)一梁四柱大板棚進(jìn)行加固。

2.2.4 沿空留巷設(shè)備安裝

2802 進(jìn)風(fēng)巷在工作面生產(chǎn)期間為進(jìn)風(fēng)巷道。因此，混凝土制備輸送機(jī)組安裝在進(jìn)風(fēng)巷超前支護(hù)段以外，并隨著工作面的推進(jìn)而前移。當(dāng)工作面推進(jìn)至超前支護(hù)段距離混凝土制備輸送機(jī)組不足10 m 時(shí)，使用單軌吊將機(jī)組往東搬運(yùn)至距離超前支護(hù)段200～250 m 范圍的合適位置。安裝時(shí)機(jī)組距離進(jìn)風(fēng)巷南幫保持不少于1 m 的距離。

混凝土制備輸送機(jī)組東側(cè)50 m 范圍為建工材料和支護(hù)材料的存料區(qū)域，底板全部進(jìn)行硬化。

在2802 進(jìn)風(fēng)巷超前支護(hù)段100 m 處安裝一臺(tái)激光器，用于校準(zhǔn)柔模澆筑的直線度，激光方向與巷道中線平行。激光器距進(jìn)風(fēng)巷南幫2～3 m，避開進(jìn)風(fēng)巷超前支護(hù)的單體柱，回采期間根據(jù)巷道礦壓顯現(xiàn)情況及時(shí)進(jìn)行校正，并隨著工作面的推進(jìn)定期前移。

3 沿空留巷支護(hù)方案

3.1 巷旁支護(hù)

2802 進(jìn)風(fēng)巷沿空留巷采用柔?；炷翝仓w進(jìn)行巷旁支護(hù)。柔模采用采用三維紡織結(jié)構(gòu)柔性模板和對(duì)拉錨栓作為增強(qiáng)體，礦用高性能混凝土為基體的復(fù)合材料。

3.1.1 三維紡織結(jié)構(gòu)柔性模板

采用陜西開拓建筑科技有限公司研制的煤礦用柔性模板，該模板由外部加筋纖維布和內(nèi)部拉筋組成，為封閉的三維紡織結(jié)構(gòu)，外形與支護(hù)體相同，是支護(hù)體的預(yù)成型體，其上設(shè)有自閉灌注口和固定裝置。柔模寬度1.5 m，高度根據(jù)2802 進(jìn)風(fēng)巷巷高情況進(jìn)行定制，長(zhǎng)度3 m，部分長(zhǎng)度2 m 和4 m 作為備用。柔性模板結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2 所示。

圖2 柔性模板結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2 混凝土

采用滿足自密實(shí)、早強(qiáng)、高強(qiáng)等要求的礦用高性能混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C40。

3.1.3 對(duì)拉錨栓

錨栓規(guī)格：桿體為25 號(hào)左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，鋼號(hào)為500 號(hào)，桿體兩端都設(shè)有螺紋，螺紋規(guī)格為M24，采用滾壓加工工藝成型，螺紋長(zhǎng)度不小于125 mm，桿體長(zhǎng)度1 700 mm。

錨栓預(yù)緊力：墻體成型3 d 后，在留巷內(nèi)通過扭矩扳手給錨栓施加300 N·m 的預(yù)緊扭矩。

3.1.4 防剪切加強(qiáng)鋼筋托梁

橫向鋼筋托梁：采用Φ16 mm 圓鋼雙面焊接而成，長(zhǎng)2 000 mm、3 000 mm、4 000 mm，分別適應(yīng)2 m、3 m、4 m 長(zhǎng)的柔性模板，寬80 mm，雙拉筋，拉筋間距不大于300 mm。

縱向鋼筋托梁：采用Φ16 mm 圓鋼雙面焊接而成，長(zhǎng)3 500 mm、寬80 mm，雙拉筋，拉筋間距不大于300 mm。

3.2 端頭頂板管理

1）支架掩護(hù)梁和尾梁升平。2802 工作面PW1 號(hào)和PW2 號(hào)支架型號(hào)為ZFG12000/25/42，該支架在3.8 m 采高情況下掩護(hù)梁和尾梁能夠升平。為了維護(hù)頂板完整性，防止頂板漏冒，支架支撐到位后，需要立即將掩護(hù)梁升起，確保掩護(hù)梁與頂板充分接觸，支護(hù)有效。

2）在排尾支架和189 號(hào)架前方鋪設(shè)雙層經(jīng)緯金屬網(wǎng)，該金屬網(wǎng)伸入巷內(nèi)不少于500 mm。金屬網(wǎng)采用8 號(hào)鐵絲編織而成，規(guī)格為9 m×1 m，鋪設(shè)長(zhǎng)度覆蓋4 組排尾支架和相鄰的正規(guī)支架，金屬網(wǎng)長(zhǎng)邊對(duì)接，上下兩層錯(cuò)開500 mm，采用16 號(hào)鉛絲聯(lián)接，雙絲雙扣，孔孔相連。移架后金屬網(wǎng)落地兜矸。

3）排尾架堅(jiān)持每刀上大板，其中一根大板靠巷道一端與進(jìn)風(fēng)巷原南幫平齊，大板使用鐵絲與頂網(wǎng)拴聯(lián)牢固。另一根大板根據(jù)頂板情況鋪設(shè)，頂板完好時(shí)可不鋪設(shè)該大板。

3.3 采空區(qū)擋矸圍護(hù)

待澆筑空間采用圓木點(diǎn)柱和單體柱進(jìn)行圍護(hù)。具體維護(hù)辦法如下：

1）排尾架拉架后立即在柔模墻體前方南側(cè)緊靠支架排尾支架尾梁處打設(shè)一根圓木點(diǎn)柱，支在露出的頂網(wǎng)上，露出的大板下方打設(shè)一根單體柱進(jìn)行擋矸維護(hù)。單體柱向老塘側(cè)方向傾斜角度控制在20°以內(nèi)，柱頭距離進(jìn)風(fēng)巷原巷頂板南幫側(cè)不大于200 mm。如果單體柱擋矸效果良好，可減少或者取消圓木點(diǎn)柱。

2）在PW1 號(hào)支架后方露出的π 鋼梁端打設(shè)單體柱進(jìn)行支護(hù)，防止待澆筑區(qū)域頂板下沉形成墜包。單體柱支設(shè)在柔模墻體以南不少于200 mm 處，防止占用支掛柔模的空間。

3）柔?；炷翂w澆筑完成后24 h 以后回撤支模單體柱，然后回收該模對(duì)應(yīng)的擋矸維護(hù)的單體柱。單體柱回收以后嘗試回收?qǐng)A木點(diǎn)柱，如果圓木點(diǎn)柱已經(jīng)壓實(shí)則放棄回收。

4）為避免端尾老塘垮落擠占柔模澆筑空間，工作面生產(chǎn)期間，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)頂板垮落情況，提前在PW1號(hào)～PW3 號(hào)架間打設(shè)Φ18.9×5 300 mm 錨索，配合8號(hào)槽鋼托板進(jìn)行超前加固，托板尺寸如圖3 所示。

圖3 槽鋼托板示意圖（單位：mm）

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)漳村煤礦2802 工作面沿空留巷支護(hù)方案與施工工藝的研究，不僅更好地保障了2802 工作面沿空留巷施工工作的順利進(jìn)行，而且也可為類似工況下的沿空留巷施工工作提供參考，達(dá)到了預(yù)期的研究目的。