李 鵬，郭紅強(qiáng)，馬衛(wèi)波

(潞安集團(tuán) 古城煤礦，山西 長治 046100)

頂板事故是礦井五大災(zāi)害之一[1]，陷落柱因其特殊成因，在陷落柱比較發(fā)育的地區(qū)，煤系地層中的煤層及其周圍的巖石遭到嚴(yán)重破壞,巖石不穩(wěn)定，頂板破碎，極易垮落，且陷落柱內(nèi)常伴有淋水，水量大，支護(hù)難度大，給煤礦安全生產(chǎn)造成了很大的困難，因此穿越陷落柱時(shí)有效的支護(hù)強(qiáng)度是保證巷道安全施工的重要舉措[2]。本文以古城礦井北二盤區(qū)西翼輔運(yùn)大巷掘進(jìn)過陷落柱為背景，對其過陷落柱方法進(jìn)行了分析。

1 工程概況

根據(jù)采掘工程平面圖顯示，古城礦井北二盤區(qū)西翼輔運(yùn)大巷掘進(jìn)至里程590 m處即將揭露X18陷落柱，陷落柱長軸長約367 m，短軸長約174 m，北二盤區(qū)西翼輔運(yùn)大巷設(shè)計(jì)為矩形斷面，沿煤層頂板掘進(jìn)，掘?qū)挕辆蚋?5 800 mm×4 850 mm，采用錨網(wǎng)索噴進(jìn)行支護(hù)，噴漿厚度150 mm，鋪底200 mm。為保證探測陷落柱產(chǎn)狀準(zhǔn)確性，自里程565 m處開始打鉆探陷落柱，設(shè)計(jì)打探眼10個(gè)，實(shí)際打鉆過程中巷道出水量較大，平均40 m3/h。

2 施工工藝

2.1 巷道超前注漿

巷道超前鉆探施工過程中，出水量大，平均40 m3/h，巷道內(nèi)已提前施工臨時(shí)水倉，水泵為電泵，一用一備保證正常排水，巷道受X18陷落柱影響，局部巖石破碎，主要以粉砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，巨厚層狀。根據(jù)三維地震勘測，本次注漿堵水范圍為D17、D18富水區(qū)，為保證施工安全，設(shè)計(jì)采用放射狀布孔方式，在原設(shè)計(jì)打鉆基礎(chǔ)上取其中7個(gè)孔進(jìn)行注漿，鉆孔參數(shù)如表1所示。

表1 注漿鉆孔參數(shù)

注漿機(jī)選用PIH-22-75/45液壓雙液型注漿泵，注漿機(jī)及管路系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)最大注漿壓力和流量要求，孔口管采用D108 mm×4 mm無縫鋼管加工，每根加工長度3.0 m，防止鋼管在孔內(nèi)滑動(dòng)，鋼管中部電焊麻點(diǎn)，鋼管上部焊高壓法蘭盤。水泥漿漿液濃度為2∶1、1.5∶1、1∶1和0.8∶1，根據(jù)壓水試驗(yàn)選擇漿液初注濃度，選用40波美度的商品水玻璃，采用先稀漿、后濃漿逐級(jí)加濃的原則進(jìn)行漿液濃度的變換，起到注漿堵水加固圍巖的效果，實(shí)際施工過程中共注漿162 t，有效保證了巷道水患影響，達(dá)到了設(shè)計(jì)注漿效果。

2.2 掘進(jìn)施工工藝

巷道實(shí)際揭露X18陷落柱后，受構(gòu)造影響，頂板巖石破碎，棱角分明，大小不一，排列混亂，巖與巖石之間充滿巖粉、煤粉和各色粘土膠結(jié)，膠結(jié)較差。注漿后注漿效果較好，掘進(jìn)過程中巷道內(nèi)水量明顯減小，頂板抗壓強(qiáng)度明顯增大，為保證巷道安全快速通過陷落柱及其影響區(qū)域，巷道斷面由矩形改為直墻半圓拱形：巷寬5 800 mm、巷高5 300 mm，巷道支護(hù)采用錨索網(wǎng)噴+U29型鋼棚復(fù)合支護(hù)，錨索布置由原來的“3-4”調(diào)整為“4-4”，間排距由1 600 mm×1 000 mm調(diào)整為1 600 mm×800 mm；錨桿間排距由800 mm×1 000 mm調(diào)整為800 mm×800 mm,錨桿扭矩力為400 N·m；U29型鋼棚排距800 mm，梁腿搭接500 mm，鋼棚使用卡蘭進(jìn)行緊固，卡蘭安設(shè)在鋼棚接口處，每個(gè)卡蘭螺絲扭矩力為300 N·m。每架棚使用拉桿進(jìn)行連鎖加固，并在梁中部、梁腿搭接處下方200 mm處、腿部距底1.3 m處打設(shè)鎖棚錨桿進(jìn)行加固(鎖棚錨桿抱箍采用12號(hào)槽鋼加工而成)?？諑涂枕斕幈仨毷褂谜砟?、木楔等將棚背背實(shí),枕木規(guī)格：150 mm×150 mm×1 200 mm，木楔規(guī)格：100 mm×100 mm×250 mm，方底斜楔。鋼棚支護(hù)滯后工作面不得大于4 m。待架棚工作結(jié)束，穿過X18陷落柱影響區(qū)域5 m或圍巖穩(wěn)定后，再進(jìn)行噴漿作業(yè)。支護(hù)示意如圖1所示。

圖1 巷道斷面支護(hù)(mm )

3 巷道礦壓監(jiān)測

穿越陷落柱過程中，在穿越陷落柱5 m位置處緊跟迎頭布置兩組綜合測站，觀測頂板與兩幫的變形情況，觀測時(shí)間180 d。由觀測結(jié)果可知，前60 d兩幫各收縮183 mm和162 mm，頂板下沉30 mm，60 d后基本趨于穩(wěn)定。

4 結(jié) 語

巷道穿越陷落柱時(shí)，因其成因特殊性及不可控因素較多，需提前探測陷落柱產(chǎn)狀及頂?shù)装宄鏊闆r，并采取超前注漿堵水加固圍巖，控制掘進(jìn)過程中水量變化，增加頂板強(qiáng)度。古城礦井北二盤區(qū)西翼輔運(yùn)大巷在掘進(jìn)過陷落柱時(shí)，通過采取超前注漿和錨網(wǎng)索噴+U29鋼棚聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，安全快速地通過了陷落柱區(qū)域，并使得后期巷道變形量較小，保證了巷道使用安全。