于振祥 竇衍來(lái) 曲壽龍

（棗莊礦業(yè)集團(tuán)高煤公司，山東 微山 277605）

高煤公司主要開(kāi)采煤層為3上、3下煤層，煤層開(kāi)采厚度適中，同一采區(qū)3上煤回采過(guò)程中或回采結(jié)束后間隔時(shí)間較短即開(kāi)始3下煤層掘進(jìn)施工，掘進(jìn)巷道受圍巖壓力影響明顯，同時(shí)受煤層間距不均勻影響，沿空頂板薄巖柱下安全掘進(jìn)難度大，下部沿空施工困難，施工效率低，對(duì)生產(chǎn)接續(xù)影響較大。

1 概況

3下1103 材料巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1 238.962 m，兩側(cè)沿空，頂部為3上1101 工作面采空區(qū)，上幫沿3下1101工作面采空區(qū)。所處地層為二疊系山西組3下煤層，距3上煤層間距為2.3～7.0 m，平均3.7 m。3下煤層厚度2.53～4.63 m，平均3.8 m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層可采性指數(shù)為1.0，煤厚變異系數(shù)γ ≤30%，煤層賦存穩(wěn)定。煤巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，煤巖層傾角最小5°，最大20°，平均12°左右。據(jù)3上1101、3下1101 工作面采掘地質(zhì)資料揭露，工作面斷層較發(fā)育，預(yù)計(jì)揭露7 條斷層，落差大于5.0 m 的斷層2 條。

3上1101 工作面回采過(guò)斷層部分塊段進(jìn)行了割底推采，造成3下1103 材料巷與上覆采空區(qū)之間局部頂板巖柱變薄，頂板巖柱厚度1.6～3 m 區(qū)段約522 m，掘進(jìn)過(guò)程中存在沿空頂幫垮落的較大風(fēng)險(xiǎn)，尤其在過(guò)斷層段更為明顯，圍巖控制不當(dāng)將嚴(yán)重影響3下1103 材料巷安全掘進(jìn)及后續(xù)使用，甚至影響礦井正常生產(chǎn)接續(xù)。

2 沿空安全掘進(jìn)管控分析

（1）在采空區(qū)下掘進(jìn)破煤巖過(guò)程中，選取對(duì)巷道圍巖震動(dòng)破壞較小、能較好保持巷道原巖穩(wěn)定的破煤巖工藝。爆破掘進(jìn)工藝對(duì)巷道圍巖震動(dòng)破壞較大，不能滿足施工需求，確定采用綜掘掘進(jìn)工藝。同時(shí)，優(yōu)化切割方法，減小切割時(shí)巷道沿空側(cè)圍巖承受力，并利用機(jī)載前探梁及時(shí)對(duì)巷道頂板進(jìn)行臨時(shí)控制，提高圍巖控制效果及操作人員的安全性。

（2）采空區(qū)下掘進(jìn)巷道頂板巖柱厚度不穩(wěn)定，施工過(guò)程中必須及時(shí)準(zhǔn)確掌握頂板巖柱厚度，提前進(jìn)行施工層位控制。過(guò)斷層破碎帶掘進(jìn)時(shí)巷道坡度控制不當(dāng)，將直接影響沿空頂板巖柱厚度，甚至造成頂板管控困難。因此，只有及時(shí)超前調(diào)整巷道掘進(jìn)坡度，控制掘進(jìn)層位，保證沿空頂板巖柱厚度，為控制頂板圍巖創(chuàng)造條件。同時(shí)，根據(jù)不同巖柱厚度采取差異化支護(hù)，保障巷道支護(hù)安全可靠。

（3）斷層破碎帶段掘進(jìn)頂幫圍巖管控難度大，直接切割后頂幫折落明顯，甚至出現(xiàn)冒頂，處理折冒對(duì)掘進(jìn)安全及效率影響較大。應(yīng)用注漿加固技術(shù)對(duì)頂幫圍巖破碎帶進(jìn)行超前加固，提高頂幫圍巖穩(wěn)定性，降低斷層破碎帶對(duì)掘進(jìn)施工影響。

3 破巖工藝及坡度控制

（1）破巖工藝。應(yīng)用EBZ-230 型綜掘機(jī)，該機(jī)穩(wěn)定性好，切割平穩(wěn)，切割過(guò)程中對(duì)巷道圍巖的震動(dòng)破壞較小，切割效率較高，同時(shí)配備機(jī)載前探梁，臨時(shí)支護(hù)更加便捷安全。通過(guò)采取逐網(wǎng)分層切割工藝，先切割斷面下部再切割上部，沿空側(cè)頂幫切割震動(dòng)破壞明顯減小，切割后及時(shí)使用機(jī)載前探梁進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，巷道頂板得到及時(shí)管控，為安全支護(hù)創(chuàng)造條件。

（2）坡度控制。從開(kāi)門(mén)點(diǎn)處后退25 m 按3‰上山進(jìn)行臥底施工，巷道拐彎進(jìn)入3下1103 材料巷正巷后，按3‰上山施工，當(dāng)巷道左幫底板跟上煤層底板后跟底掘進(jìn)。施工過(guò)程中堅(jiān)持每班探測(cè)頂板巖柱厚度，掌握頂板巖柱厚度數(shù)據(jù)。當(dāng)過(guò)斷層破碎帶、頂板薄巖柱段時(shí)，適實(shí)調(diào)整巷道坡度，使巷道頂板巖柱厚度普遍保持在3 m 以上。

4 支護(hù)方式

當(dāng)巷道頂板巖柱厚度大于3.5 m 時(shí)，采用錨網(wǎng)帶索支護(hù)（圖1）。頂部錨桿均為高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿（左旋、Q500），其規(guī)格為Ф22×2600 mm，錨桿排距為900 mm。鋼帶采用8 mm 厚梯型鋼帶，間距為900 mm，長(zhǎng)度為4200 mm。金屬菱形網(wǎng)規(guī)格為1000×4600 mm。幫部錨桿為左旋無(wú)縱筋全螺紋高強(qiáng)錨桿（Q500），其規(guī)格為Ф20×2200 mm，錨桿排距為900 mm。頂部錨索為Ф21.8 mm19 芯不等徑鋼絞線錨索，錨索托盤(pán)規(guī)格為：長(zhǎng)×寬×厚=300×300×16 mm 的高強(qiáng)錳板托盤(pán)。錨索布置方式：錨索與錨桿不布置在同一排，即在第一、二排錨桿之間以巷道中線為基準(zhǔn)布置三棵錨索，隔兩排錨桿在第三、四排之間以巷道中線為基準(zhǔn)布置三棵錨索，以此類推。錨索間排距為1600×1800 mm，錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為4300 mm，施工過(guò)程中及時(shí)探測(cè)3上、3下煤層之間層間距，根據(jù)層間距大小調(diào)整錨索長(zhǎng)度，確保錨索錨入巖石不得小于2000 mm。

圖1 錨網(wǎng)帶索支護(hù)圖

沿空側(cè)幫部采用高強(qiáng)錨桿+高分子網(wǎng)+金屬方格網(wǎng)+鋼筋托梁支護(hù)，然后對(duì)幫部及向巷中以里1000 mm 范圍內(nèi)頂板進(jìn)行噴漿，噴漿厚度為100 mm，噴射混凝土強(qiáng)度為C20。高分子網(wǎng)寬度為1000 mm，長(zhǎng)度為3200 mm。金屬方格網(wǎng)寬度為1000 mm，長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。幫部錨桿托盤(pán)下增加兩條鋼筋托梁搭接使用，豎向布置，規(guī)格均為80×1700 mm。網(wǎng)前后、左右采用鉤接方式連接并將鉤接處捏緊。

非沿空側(cè)幫部采用高強(qiáng)錨桿+金屬菱形網(wǎng)+鋼筋托梁支護(hù)。金屬菱形網(wǎng)規(guī)格為1000×3200 mm。幫部錨桿托盤(pán)下增加兩條鋼筋托梁搭接使用，豎向布置，規(guī)格均為80×1700mm。頂幫錨桿托盤(pán)均為高強(qiáng)托盤(pán)，其規(guī)格為長(zhǎng)×寬×厚=150×150×10 mm。在幫部錨桿托盤(pán)與鋼筋托梁之間增設(shè)一個(gè)用舊皮帶制作的膠帶板，膠帶板規(guī)格長(zhǎng)×寬=200×200 mm。所有網(wǎng)壓茬100 mm，搭茬處用直徑14#鐵絲連接，鐵絲間距200 mm。

當(dāng)巷道頂板巖柱厚度小于3.5 m 或過(guò)斷層破碎帶時(shí)，采用上述錨網(wǎng)帶索+架棚復(fù)合支護(hù)，采用梯形可伸縮“U”型棚（圖2）。該棚設(shè)計(jì)采用可伸縮“U”型鋼棚腿，對(duì)突發(fā)壓力有一定的緩沖作用，適用于回采巷道斷面，以預(yù)防頂幫雙面沿空掘進(jìn)巷道壓力顯現(xiàn)需求。

5 超前加固圍巖破碎帶

當(dāng)巷道頂幫圍巖破碎及過(guò)斷層時(shí)，采用超前注漿加固技術(shù)對(duì)頂幫圍巖進(jìn)行加固。注漿材料為凱密安礦用無(wú)極加固復(fù)合砂漿，注漿孔沿巷道輪廓線布置，間距0.7 m，注漿長(zhǎng)度為巷道寬度的1.5～2.0 倍（6～8 m）。當(dāng)沿空側(cè)巖柱厚度大于3 m 時(shí)，注漿孔與巷道迎頭方向呈15°夾角，注漿孔眼底向外擴(kuò)散布置；當(dāng)沿空巖柱厚度2～3 m 時(shí)，沿空側(cè)注漿孔夾角調(diào)整至10°。通過(guò)超前注漿加固，切割時(shí)圍巖穩(wěn)定性增加，為永久支護(hù)創(chuàng)造了條件，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)期間巷道圍巖安全管控。

圖2 梯形可伸縮“U”型棚

6 應(yīng)用效果

通過(guò)沿空3下1103 材料巷掘進(jìn)實(shí)踐，3下1103 材料巷變形量小于300 mm，有效降低了頂板薄巖柱、斷層破碎帶掘進(jìn)施工頂幫折冒風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了巷道的安全掘進(jìn)施工，滿足了工作面回采需求，保障了礦井采掘接續(xù)平衡。通過(guò)圍巖及巖柱厚度管控，相對(duì)減少?gòu)?fù)合支護(hù)架棚175 架，減少用工約530 個(gè)，降低支護(hù)成本約68.25 萬(wàn)元。