丁希陽(yáng) 張 洋 郭 魯

（汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司，山東 汶上 272500）

1 概況

汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司在4310 工作面軌道順槽F4 導(dǎo)線點(diǎn)前33 m 處作為4310 工作面軌道順槽聯(lián)絡(luò)巷開門中心點(diǎn)，按171.423°方位角施工61.4 m，然后拐彎按237.491°方位角施工58.5 m與四采區(qū)軌道下山（A4 導(dǎo)線點(diǎn)前52.78 m）貫通。

1.1 巷道設(shè)計(jì)

（1）巷道斷面：直墻半圓拱形，荒寬4400 mm，荒高3700 mm；凈寬4200 mm，凈高3600 mm，墻高1500 mm。

（2）施工坡度：地層傾角10°～19°，根據(jù)巷道標(biāo)高，拐彎后按5°上山掘進(jìn)與四采區(qū)軌道下山貫通。

1.2 地質(zhì)條件

（1）正常掘進(jìn)期間為煤巷，直接頂為細(xì)砂巖，堅(jiān)固性系數(shù)5～7，直接頂厚度1.5～3.5 m。地層為一單斜構(gòu)造，掘進(jìn)過程中將揭露斷層FG-4310-01（H=2.5 m），過斷層期間為巖巷、半煤巖巷。

（2）該巷道北面為4310 工作面軌道順槽，南面為四采區(qū)軌道下山，西面為四采區(qū)膠帶下山，東面為4310 工作面。四采區(qū)軌道下山與四采區(qū)膠帶下山平行布置，巷道開門夾角63°，貫通夾角30°。

1.3 沖擊地壓評(píng)價(jià)及結(jié)論

根據(jù)《4310 工作面沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及防沖設(shè)計(jì)》，結(jié)合4310工作面具體地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件、3 煤沖擊傾向性鑒定結(jié)果等，分別從定性、定量（綜合指數(shù)法、可能性指數(shù)診斷法）角度對(duì)該工作面的沖擊危險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，4310 工作面軌道順槽聯(lián)絡(luò)巷掘進(jìn)期間具有弱沖擊危險(xiǎn)性。

1.4 防沖難點(diǎn)

巷道空間位置復(fù)雜，開門施工至55～60 m 時(shí)將從四采區(qū)膠帶下山上部穿過（層間距約4.5 m）；貫通點(diǎn)附近存在機(jī)電硐室且四采區(qū)軌道下山與四采區(qū)膠帶下山僅間隔20 m 煤柱，頂板管理難度大，易產(chǎn)生高應(yīng)力集中區(qū)，需要采取針對(duì)性防沖專項(xiàng)措施。巷道位置關(guān)系圖如圖1。

圖1 巷道位置關(guān)系圖

1.5 支護(hù)設(shè)計(jì)

（1）4310 工作面軌道順槽聯(lián)絡(luò)巷頂部及兩幫選用MSGLD-335/Ф22×2400 mm 等強(qiáng)螺紋鋼錨桿。錨桿間、排距均為800 mm×800 mm；頂部及兩幫鋪設(shè)1000 mm×2000 mm 的金屬軋花平網(wǎng)。揭露地層構(gòu)造、淋水或頂板巖石破碎時(shí)，頂部鋪設(shè)雙層金屬軋花平網(wǎng)加強(qiáng)護(hù)表強(qiáng)度。

（2）為提高頂部圍巖整體性，拱部采用錨索+14#槽鋼加強(qiáng)支護(hù)。錨索規(guī)格為Φ21.6×4500 mm，錨索間排距為1700 mm×2400 mm，每排三根，槽鋼規(guī)格為14#×3800 mm，錨索滯后迎頭不大于4 m。貫通距離剩余10 m 時(shí)，采用規(guī)格為Φ21.6×6500 mm 的錨索加強(qiáng)支護(hù)，錨索緊跟迎頭。

2 貫通期間防沖專項(xiàng)措施

2.1 貫通前的應(yīng)力顯現(xiàn)

貫通距離約50 m 時(shí)，在四采區(qū)膠帶下山出現(xiàn)斷錨桿、螺母崩裂、錨桿螺母擼絲現(xiàn)象，應(yīng)力在線壓力值顯著上升。貫通距離剩余約20 m 時(shí)，四采區(qū)軌道下山貫通點(diǎn)附近原噴漿層出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，且煤炮頻繁，一個(gè)班次由1～2 次增加到4～5 次。

2.2 施工措施

（1）頂部及兩幫選用MSGLW-500/Ф22×2400 mm 無縱肋螺紋鋼錨桿加強(qiáng)支護(hù)，每根錨桿安裝一個(gè)單啟動(dòng)讓壓管，讓壓載荷180 kN，順序?yàn)閃 形鋼護(hù)板、托盤、平墊、讓壓控件、平墊、減摩墊圈和螺母。

（2）錨索排距加密至1600 mm，每根錨索安裝1 個(gè)雙啟動(dòng)讓壓控件，順序?yàn)椴垆摗⑼斜P、平墊、讓壓控件、鎖具。

（3）貫通距離剩余10 m 時(shí)，在四采區(qū)軌道下山內(nèi)（貫通點(diǎn)前后5m 范圍內(nèi)）采用錨索+錨索圓形托盤加強(qiáng)支護(hù)。錨索間排距1700 mm×2400 mm，錨索規(guī)格為Ф21.6 mm×6500 mm，每排布置三根錨索，貫通前先施工中間及右側(cè)錨索，貫通后再補(bǔ)打左側(cè)錨索。

（4）臨近貫通8 m 時(shí)，循環(huán)進(jìn)尺調(diào)整為0.8 m，短掘短支；剩余5 m 時(shí)使用探釬鉆透，適當(dāng)調(diào)整施工層位；剩余2 m 時(shí)，采取多打眼放小炮的措施保證貫通質(zhì)量。

2.3 貫通期間防沖方案

（1）出現(xiàn)動(dòng)力顯現(xiàn)，且應(yīng)力在線瀕臨黃色預(yù)警時(shí)，在工作面迎頭施工大直徑預(yù)卸壓鉆孔進(jìn)行貫通前預(yù)透，工作面中間三個(gè)鉆孔“三花”布置，相鄰鉆孔孔口間距為1.2 m，平行于巷道施工方向進(jìn)行預(yù)透。在“三花”布置的基礎(chǔ)上，工作面迎頭兩側(cè)各增加一個(gè)預(yù)卸壓鉆孔，右側(cè)預(yù)卸壓鉆孔深度為22 m，與巷道幫部成19°夾角，終孔位置在巷道右側(cè)輪廓線外8～10 m。同時(shí)左側(cè)預(yù)卸壓孔因受三角煤體的影響，與巷道幫部成19°夾角施工預(yù)卸壓鉆孔，同四采區(qū)軌道下山預(yù)透。

（2）對(duì)巷道幫部實(shí)施大直徑鉆孔預(yù)卸壓，鉆孔直徑150 mm，鉆孔間距不大于3 m，于巷幫中部單排布置，孔深15 m，滯后迎頭不大于10 m，鉆孔距底板1～1.5 m 為宜。

（3）每天在正迎頭及實(shí)體煤幫（迎頭外5 m）進(jìn)行鉆屑法監(jiān)測(cè)，孔徑Φ42 mm，檢測(cè)孔深度12 m，量取每米的鉆粉量，根據(jù)鉆粉量預(yù)警指標(biāo)判定危險(xiǎn)程度。若監(jiān)測(cè)到有沖擊危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)立即停止生產(chǎn)，迅速撤人至安全地點(diǎn)，并立即向沖擊地壓防治辦公室和調(diào)度指揮中心進(jìn)行匯報(bào)。

具體監(jiān)測(cè)方法如下：由三天監(jiān)測(cè)一遍加強(qiáng)為兩天監(jiān)測(cè)一遍，揭露煤層厚度達(dá)到1 m 后，每天早班在迎頭面左、右側(cè)各施工一個(gè)，迎頭后5～15 m 范圍內(nèi)左、右?guī)透魇┕ひ粋€(gè)。預(yù)卸壓鉆孔預(yù)透設(shè)計(jì)示意圖如圖2。

圖2 預(yù)卸壓鉆孔預(yù)透設(shè)計(jì)示意圖

2.4 鉆屑法技術(shù)參數(shù)

（1）掘進(jìn)迎頭鉆孔與巷道軸向平行，實(shí)體煤巷道布置在兩幫，兩幫鉆孔方向與煤層傾向平行。巷道迎頭布置2 個(gè)鉆孔，間隔1.5～2 m；兩幫各布置2 個(gè)鉆孔，孔深12 m。鉆孔以1.0～1.5 m 高為宜。

（2）因過斷層，需從巷道底板開始揭露煤層，煤層頂板距巷道底板距離達(dá)到1 m 及以上時(shí)，開始進(jìn)行鉆屑法監(jiān)測(cè)。

（3）沖擊危險(xiǎn)的煤粉量的臨界值：

當(dāng)孔深L ≤5 m 時(shí)，臨界煤粉量為2.7 kg/m；當(dāng)孔深6 m ≤L ≤9 m 時(shí)，臨界煤粉量為5.3 kg/m；當(dāng)孔深10 m≤L≤12 m時(shí)，臨界煤粉量為9.1 kg/m。

2.5 應(yīng)力在線安裝要求

（1）應(yīng)力在線測(cè)點(diǎn)布置

應(yīng)力在線測(cè)點(diǎn)間距20～25 m，應(yīng)力在線安設(shè)初始應(yīng)力值不低于5 MPa，不高于8 MPa；穩(wěn)壓應(yīng)力值不低于3.5 MPa，每組兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，埋設(shè)深度分別為8 m、14 m，間距1.0～1.5 m，深孔靠近迎頭。

（2）應(yīng)力在線預(yù)警（見表1）

表1 應(yīng)力在線預(yù)警值設(shè)置

（3）沖擊危險(xiǎn)判定

根據(jù)應(yīng)力值和應(yīng)力增值兩項(xiàng)指標(biāo)，只要一項(xiàng)指標(biāo)超過預(yù)警值，則判斷該組測(cè)點(diǎn)區(qū)域具有沖擊危險(xiǎn)。兩組及以上黃色或紅色預(yù)警，需立即停產(chǎn)撤人；一組紅色預(yù)警，一天內(nèi)明顯增加（應(yīng)力增值大于預(yù)警值），需立即停產(chǎn)撤人；一組黃色預(yù)警，且鉆屑法檢測(cè)指標(biāo)超限，需立即停產(chǎn)撤人。

2.6 預(yù)卸壓鉆孔技術(shù)參數(shù)

（1）幫部揭露煤層厚度達(dá)到1 m 后，開始對(duì)幫壁施工預(yù)卸壓鉆孔。卸壓鉆孔Φ150 mm，孔深15 m，鉆孔布置在煤幫中部，距底板1～1.5 m 為宜。

具體要求如下：幫部為半煤巖時(shí)，下部煤厚小于1 m，幫部不再施工卸壓孔；底煤厚超過1 m 時(shí)，對(duì)底煤進(jìn)行預(yù)卸壓。

（2）在工作面掘進(jìn)期間，掘進(jìn)迎頭鉆孔與巷道軸向平行，巷道兩幫鉆孔與巷幫垂直，沿煤層傾向方向施工。預(yù)卸壓孔滯后迎頭不大于10 m。

（3）斷錨桿頻繁、煤炮次數(shù)頻繁、壓力較大時(shí)，首先利用鉆屑法進(jìn)行檢驗(yàn)，如果煤粉不超標(biāo)，則施工預(yù)卸壓鉆孔，確保卸壓鉆孔滯后迎頭不大于5 m；如果煤粉超標(biāo)，立即停止施工。

（4）對(duì)于連續(xù)3 個(gè)卸壓鉆孔發(fā)生塌孔的情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行煤粉檢驗(yàn)和卸壓施工。

3 應(yīng)用分析

（1）微震監(jiān)測(cè)分析。日均震動(dòng)事件9 次，較采取措施前減少65 次，下降87.8%。其中能量大于1.0×103J的發(fā)震次數(shù)2次，較采取措施前減少51次，下降96.2%。經(jīng)過分析，通過采取相應(yīng)措施，震動(dòng)次數(shù)顯著減少，大能量事件趨近于零次。

（2）應(yīng)力監(jiān)測(cè)分析。相對(duì)于采取措施前，應(yīng)力計(jì)壓力值顯著減少，深孔應(yīng)力值最大值下降2 MPa，最大增速值下降1.5 MPa/d；淺孔應(yīng)力值最大值下降3.5 MPa，最大增速值下降2 MPa/d。各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力計(jì)壓力值均在正常范圍之內(nèi)，且壓力上升幅度不大，壓力較平穩(wěn)，未出現(xiàn)應(yīng)力異常情況。迎頭靠近貫通點(diǎn)的煤體淺部應(yīng)力在距貫通35 m 左右開始，隨著貫通距離的減小，應(yīng)力呈上升趨勢(shì)。充分證實(shí)，在距離貫通50 m開始采取相應(yīng)措施是恰當(dāng)?shù)摹?/p>

（3）鉆屑法監(jiān)測(cè)。在巷道內(nèi)所做的鉆屑法煤粉量數(shù)據(jù)均低于鉆屑法監(jiān)測(cè)煤粉量臨界指標(biāo)，且現(xiàn)場(chǎng)鉆進(jìn)過程中也未出現(xiàn)卡鉆、吸鉆、頂鉆等動(dòng)力顯現(xiàn)情況。采取措施后，煤炮等動(dòng)力現(xiàn)象顯著減少，煤粉量最大值均下降0.85 kg/m。

（4）礦壓顯現(xiàn)。采取專項(xiàng)措施后，斷錨桿現(xiàn)象得到有效遏制，貫通點(diǎn)處噴漿層開裂現(xiàn)象得到改善。

4 實(shí)踐結(jié)論

汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司在沖擊地壓巷道貫通期間，針對(duì)沖擊地壓防治規(guī)定采取相應(yīng)的加強(qiáng)支護(hù)措施，同時(shí)根據(jù)巷道地質(zhì)條件、巷道位置關(guān)系、圍巖性質(zhì)等采取針對(duì)性的防沖專項(xiàng)措施，有效提高了沖擊地壓巷道在穿層且臨近硐室的情況下貫通的安全系數(shù)，為復(fù)雜沖擊地壓巷道實(shí)現(xiàn)安全貫通積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。