岳學(xué)功

(潞安環(huán)能股份公司 漳村煤礦，山西 長治 046032)

煤礦掘進(jìn)過程中會遇到各種地質(zhì)構(gòu)造，陷落柱就是其中典型的一類地質(zhì)構(gòu)造[1-3]。掘進(jìn)過程中一般選擇直接推過，以降低成本。但陷落柱由于其特殊性，導(dǎo)致煤巷掘進(jìn)過程中遇到不同巖性的地質(zhì)體和破碎帶[4-6]，給巷道支護(hù)帶來了諸多安全隱患，如何安全、高效、快速的掘進(jìn)和保障巷道穩(wěn)定是煤礦掘進(jìn)過程中亟需解決的難題。

1 工程概況

漳村煤礦2802運(yùn)巷作為2802工作面的運(yùn)輸巷，巷道設(shè)計(jì)為矩形斷面：寬×高=5.4 m×3.8 m，采用錨網(wǎng)支護(hù)。掘進(jìn)時(shí)利用EBZ-260型綜掘機(jī)施工。施工時(shí)以方位角270°，沿煤層底板布置，巷道整體為下山7～9°掘進(jìn)。

根據(jù)三維地震勘探報(bào)告顯示，2802運(yùn)巷存在一地質(zhì)異常體，掘進(jìn)至394.5 m時(shí)，由地測部門組織在2802運(yùn)巷迎頭進(jìn)行了打鉆探測，探測成果顯示2802運(yùn)巷前方約33 m處存在異常，鉆孔在該處均遇巖，所有鉆孔均無出水現(xiàn)象。經(jīng)過進(jìn)一步鉆探驗(yàn)證，判定該地質(zhì)異常體為一陷落柱，陷落柱平面形態(tài)近似橢圓形，長軸長約64 m，長軸走向51°14′，短軸長約55 m。如圖1所示。

圖1 陷落柱平面

巷道掘進(jìn)至425.4 m時(shí)，揭露該陷落柱，經(jīng)現(xiàn)場觀測，柱體巖性不一，排列紊亂，巖性以細(xì)粒至粗粒砂巖和泥巖為主，局部泥巖受擠壓呈泥狀，內(nèi)含黃鐵礦結(jié)晶體，泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度較好，陷落柱柱體及煤巖交界面不含水。

2 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

由于2802運(yùn)巷斷面大，陷落柱為泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度好，且陷落柱柱體及煤巖交界面不含水，為確保巷道安全掘進(jìn)，最終確定采用錨網(wǎng)支護(hù)配合U29拱架聯(lián)合支護(hù)[7-10]。陷落柱范圍前后各3 m由矩形斷面變更為半圓拱形斷面。

2.1 錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計(jì)

巷道頂、幫均采用500號螺紋鋼錨桿支護(hù)，錨桿規(guī)格為：D22 mm-M24 mm-2 400 mm，間排距為800 mm×1 000 mm，垂直巖面打設(shè)；采用一支K2335和一支Z2306型樹脂藥卷加長錨固；頂鋼帶規(guī)格為：D14 mm-80 mm-800 mm-5 100 mm-7，幫鋼帶規(guī)格為：D14 mm-80 mm-800 mm-3500mm-5；頂、幫網(wǎng)采用40 mm×40 mm網(wǎng)格金屬網(wǎng)，頂網(wǎng)規(guī)格為：5 800 mm×1 100 mm，幫網(wǎng)規(guī)格為：3 600 mm×1 100 mm；頂部采用“3-2-3”形式錨索補(bǔ)強(qiáng)，“3”為巷中及分別距巷中兩側(cè)1 400 mm處各布置一根、“2”為隔排分別距巷中700 mm各布置一根，錨索為D22 mm-7 300 mm的1×19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，垂直頂板打設(shè)，采用一支K2335和兩支Z2360型樹脂藥卷錨固。支護(hù)示意如圖2。

圖2 錨網(wǎng)支護(hù)斷面(mm)

2.2 U29拱架支護(hù)設(shè)計(jì)

巷道錨網(wǎng)(索)支護(hù)完成后，滯后不大于工作面10 m距離及時(shí)套架U29拱架。U29拱架規(guī)格為：拱架半徑2 600 mm、凈寬5 200 mm，直腿長度1 200 mm，凈高3 700 mm，柱窩深度100 mm，棚距1 000 mm。

U29拱架由4節(jié)拱節(jié)組成，拱腿與拱節(jié)、拱節(jié)與拱節(jié)之間搭接長度450 mm，搭接處用三道卡纜固定，中卡用特制的8號槽鋼拉桿固定連接，拉桿長度820 mm，全斷面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)(1 060 mm×300 mm)及編制布，并用剎桿、道木絞緊背實(shí)。第一架及最后一架采用打設(shè)幫錨桿方式固定護(hù)腿。如圖3。

圖3 U29拱架支護(hù)斷面(mm)

3 施工工藝

3.1 工藝流程

檢查工作面支護(hù)情況—掘進(jìn)機(jī)割巖出渣—臨時(shí)支護(hù)—錨網(wǎng)棚支護(hù)—U29拱架套架—下一個(gè)循環(huán)。

3.2 施工順序

1) 掘進(jìn)施工。由于陷落柱圍巖巖性強(qiáng)度低，為保證巷道成型，提高施工效率，采用EBZ260型掘進(jìn)機(jī)作業(yè)，施工時(shí)，先按設(shè)計(jì)斷面尺寸截割成半圓拱形斷面，出渣后退機(jī)2～3 m，搭設(shè)作業(yè)平臺，上好臨時(shí)支護(hù)。

2) 錨網(wǎng)支護(hù)。錨網(wǎng)支護(hù)前，用專用工具對圍巖敲幫問頂，找掉活矸。支護(hù)時(shí)，嚴(yán)格按照支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行錨桿(索)打設(shè)。頂、幫錨桿孔深均為(2 300±30)mm，預(yù)緊力矩400～550 N·m。頂錨索孔深為(7 100±30)mm，錨固力為300 kN。鋪聯(lián)網(wǎng)必須緊貼巖面，前后排網(wǎng)片對接，用16號鉛絲雙絲雙扣，孔孔相連，環(huán)環(huán)相扣。

3) U29拱架支護(hù)。①開始用風(fēng)鎬、洋鎬鑿兩幫柱窩，控制好棚距，將柱窩鑿至設(shè)計(jì)深度；②立拱前可預(yù)先將兩側(cè)拱腿與拱節(jié)按號碼組裝好，搭接長度450 mm，并用特制上、中、下卡纜緊固牢固，卡纜預(yù)緊力矩達(dá)到200 N·m；③多人將兩側(cè)的拱架立起，控制好中間搭接部分(450 mm±30 mm)，將卡纜預(yù)緊力緊固至200 N·m，然后將幫頂槽鋼拉桿上好。

4) 拱立好后，校正好中線，兩側(cè)同時(shí)由下自上將鋼網(wǎng)上起，壁后要用袋裝煤、道木或剎桿充填密實(shí)，每片鋼網(wǎng)間要用網(wǎng)絲雙絲雙扣聯(lián)好(以壓住網(wǎng)絲尾部為準(zhǔn))，壁后的編織袋與剎桿要鋪平上平直，拱頂要封嚴(yán)，鋼網(wǎng)要平直。

5) 清理現(xiàn)場，進(jìn)行下個(gè)循環(huán)。

4 安全技術(shù)措施

1) 工作面施工時(shí)，必須認(rèn)真做好敲幫問頂，使用好臨時(shí)支護(hù)設(shè)施。

2) 施工時(shí)，如煤墻松軟有明顯節(jié)理變化時(shí)，應(yīng)放慢掘進(jìn)機(jī)截割速度及控制進(jìn)刀深度。

3) 過陷落柱前由相關(guān)部門測定巖石硬度參數(shù)，嚴(yán)禁掘進(jìn)機(jī)截割巖石硬度大于60 MPa的巖石。

4) 掘進(jìn)施工期間必須嚴(yán)密監(jiān)視工作面巖體、瓦斯、出水等變化情況，如有異常，必須停止掘進(jìn)并及時(shí)匯報(bào)、處理。

5) 施工期間若出現(xiàn)錨桿(索)預(yù)緊力、漲拉力不達(dá)設(shè)計(jì)要求的及時(shí)補(bǔ)打錨桿(索)，并縮小U29拱架與錨網(wǎng)滯后距離。

5 結(jié) 語

通過35d的正規(guī)有序施工，2802運(yùn)巷順利安全通過該陷落柱。在施工過程中未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，本施工設(shè)計(jì)為達(dá)到安全通過陷落柱的施工要求，利用綜掘機(jī)割煤出渣，采用錨網(wǎng)支護(hù)配合U29拱架聯(lián)合支護(hù)安全快速通過陷落柱，為過地質(zhì)構(gòu)造積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，取得了一定的安全與經(jīng)濟(jì)效益。