劉 真

（山西宏廈第一建設(shè)有限責任公司，山西 陽泉 045008）

煤礦在整合重組后，巷道掘進過程中極其容易出現(xiàn)揭露已采工作面采空區(qū)的現(xiàn)象[1-3]。由于已采工作面采空區(qū)內(nèi)部為已垮落的頂板巖層巖石，且采空區(qū)上部巖層在煤層巷道掘進過程中將會隨著巷道的不斷掘進而不斷垮落，形成高冒區(qū)，使得煤層巷道掘進后的巷道圍巖變形量增大，維護難度加大。本文以山西四明山礦煤層巷道掘進過已采工作面采空區(qū)的工程為背景，提出安全有效的巷道圍巖控制方法，為其他類似整合礦井煤層巷道掘進過已采工作面采空區(qū)提供參考。

1 概況

山西四明山煤礦在整合重組過程中，將原先周圍民營煤礦及上世紀開采的小煤窯等全部整合起來。為保證采掘平衡，同時減少巷道掘進長度和成本，該礦出現(xiàn)煤層巷道掘進過程中過相鄰民營煤礦已采工作面采空區(qū)的現(xiàn)象。該礦目前主采4號煤層，相鄰民營煤礦已采工作面采空區(qū)已經(jīng)形成約10年左右，經(jīng)探測采空區(qū)的圍巖處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，4號煤層的已采工作面采空區(qū)頂板的冒落高度約4～6m。為保證掘進巷道能夠快速且安全地通過已采工作面采空區(qū)，需要對采空區(qū)域的頂板圍巖加以控制。4號煤層頂?shù)装鍘r性如圖1所示。

2 掘進巷道過已采工作面采空區(qū)圍巖控制技術(shù)

根據(jù)煤層巷道掘進過已采工作面采空區(qū)的圍巖應(yīng)力分布規(guī)律，結(jié)合4號煤層34205已采工作面采空區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)概況，將巷道掘進過程分為以下三個階段：揭露已采工作面采空區(qū)前、揭露已采工作面采空區(qū)中和揭露已采工作面采空區(qū)后。針對以上三個階段的巷道圍巖控制提出不同的技術(shù)措施。

（1）揭露已采工作面采空區(qū)前圍巖控制技術(shù)

當掘進巷道的位置與采空區(qū)揭露點的距離約為45m時，掘進頭進入了高應(yīng)力的區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)，采用錨桿-錨索-金屬網(wǎng)-鋼帶聯(lián)合支護方式[4-5]。該方法可有效利用支護設(shè)備性能，提高巷道圍巖的穩(wěn)定性。而對于掘進工作面圍巖較破碎的區(qū)域，則采用金屬鋼支架對該區(qū)域內(nèi)圍巖進行加強支護，從而有效增強其圍巖的穩(wěn)定性。當掘進巷道的位置與采空區(qū)揭露點的距離約為25m時，掘進工作面進入巷道圍巖原巖應(yīng)力區(qū)和應(yīng)力降低區(qū)。在該區(qū)域內(nèi)，巷道圍巖整體發(fā)生破壞，裂隙發(fā)育貫通，因此在采用上述聯(lián)合支護的方法外，還必須采用超前注漿加固的方法，對掘進巷道圍巖破碎的范圍進行有效的加固，提高掘進巷道圍巖穩(wěn)定性。

圖1 4號煤層頂?shù)装鍘r性

（2）揭露已采工作面采空區(qū)中圍巖控制技術(shù)

當掘進巷道在采空區(qū)內(nèi)掘進的32m范圍內(nèi)，巷道頂板和兩幫的圍巖極為破碎，因此必須采用超前注漿加固的方法對掘進巷道的頂板和兩幫圍巖進行加固。同時加入錨索-金屬網(wǎng)-鋼帶-金屬鋼支架等補強支護措施，進而充分發(fā)揮錨索的懸吊作用和金屬支架的支承作用。此外，為防止因圍巖風化而出現(xiàn)巷道漏風的危險現(xiàn)象，需要對巷道圍巖進行噴漿。

（3）揭露已采工作面采空區(qū)后圍巖控制技術(shù)

與第一階段的施工方法相同，在應(yīng)力降低區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)內(nèi)的25m范圍內(nèi)，需配合注漿加固掘進工作面巷道圍巖。當掘進過采空區(qū)45m范圍后，取消注漿加固措施，恢復原支護方案。

3 工程實例

3.1 巷道原支護方案

34206工作面軌道順槽寬度為4200mm，高度為3500mm，為矩形巷道。原有支護方式：頂板布置4根直徑為20mm、長度為2.0m的錨桿，錨桿的間距和排距均設(shè)計為1000mm；巷幫錨桿規(guī)格和支護密度與頂板相同。巷道錨桿布置方案如圖2所示。

圖2 巷道錨桿布置方案圖

3.2 掘進巷道過已采工作面采空區(qū)支護方法

（1）錨桿-錨索-金屬網(wǎng)-鋼帶聯(lián)合支護方法

34206工作面軌道順槽采用錨桿-錨索-金屬網(wǎng)-鋼帶聯(lián)合支護方式，支護斷面如圖3所示。巷道頂錨桿采用直徑為22mm、長度為2.4m的高強度錨桿，并加入高強度高延伸率錨索作為補強支護，錨索直徑為18mm，長度為8.0m。每根錨桿和錨索都配有鋼帶，鋼帶長度4000mm。錨桿間距和排距均為800mm，錨索間距和排距均為1600mm。

巷道兩幫同樣采用錨桿與錨索聯(lián)合支護的方法，錨桿、錨索的規(guī)格和參數(shù)與頂板相同，此外加入金屬網(wǎng)進行補強，金屬網(wǎng)規(guī)格為25mm×25mm的菱形金屬網(wǎng)。通過上述支護方案，能夠大大減少34206工作面軌道順槽掘進工作面的巷道變形，以提高巷道圍巖穩(wěn)定性。

（2）錨桿-錨索-金屬網(wǎng)-鋼帶-金屬鋼支架聯(lián)合支護方法

該種支護方法中所使用的錨桿、錨索、鋼帶和金屬網(wǎng)與（1）中相同，只是在巷道圍巖十分破碎的范圍內(nèi)，采用金屬鋼支架對巷道頂板和兩幫的破碎圍巖進行加強支護，進而有效控制巷道圍巖嚴重變形。巷道頂板采用金屬鋼支架進行支護，金屬鋼支架長2000mm，排距800mm，間距800mm。

（3）掘進工作面巷道噴漿方法

為了有效防止掘進工作面巷道圍巖由于風化等原因而出現(xiàn)漏風的現(xiàn)象，利用檢修進行巷道圍巖噴漿。巷道圍巖噴漿厚度為20mm，減少巷道圍巖暴露的時間，減小巷道圍巖的風化程度，實現(xiàn)掘進巷道快速安全地通過已采工作面采空區(qū)。

圖3 聯(lián)合支護示意圖

（4）掘進工作面超前注漿加固方法

在工作面進入原巖應(yīng)力區(qū)和應(yīng)力降低區(qū)后，由于巷道圍巖整體發(fā)生了破壞且巷道圍巖裂隙發(fā)育，因此除了上述所述的聯(lián)合支護和巷道圍巖噴漿技術(shù)外，還必須對巷道圍巖進行注漿加固，以提高巷道圍巖的穩(wěn)定性。注漿加固材料可以選用水泥漿材料或者水玻璃材料，同時配合以錨桿-錨索-金屬網(wǎng)-鋼帶-金屬鋼支架聯(lián)合支護技術(shù)以達到良好的支護效果。

4 結(jié)論

山西四明山煤礦34206軌道順槽掘進工作面過已采工作面采空區(qū)，根據(jù)具體生產(chǎn)實際提出詳細支護方案：

（1）將掘進巷道過已采工作面采空區(qū)分為三個階段，即揭露已采工作面采空區(qū)前、揭露已采工作面采空區(qū)中和揭露已采工作面采空區(qū)后。

（2）針對不同階段的巷道圍巖變形特點，提出錨桿-錨索-金屬網(wǎng)-鋼帶-金屬鋼支架聯(lián)合支護方法，提出巷道圍巖噴漿和工作面超前注漿加固的方法，使得掘進巷道安全快速地通過已采工作面采空區(qū)，為其他類似整合礦井煤層巷道掘進過已采工作面采空區(qū)提供一定參考。