深部开拓巷道揭煤施工支护技术

崔 峥

(山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司，山西 沁水048214)

0 引言

在揭煤施工的过程中，深部开拓巷道会受到围岩条件与高地应力改变的作用，掘进以及支护往往难以实现，通常会出现巷道变形量大、围岩脱落、冒顶片帮等问题。不仅会对施工进度产生影响，而且对煤矿安全生产产生极大的影响［1］。某矿岩巷段在揭煤施工过程中，按照施工现场的实际状况，选择了科学合理的支护方式，使得煤岩冒落得到有效控制，并且使深部巷道快速安全的揭露煤层，最终使巷道快速安全地穿越煤层。这种技术在实践中取得非常不错的成效，值得推广。

1 揭煤施工工作面简介

1.1 巷道岩巷段地质基本状况

在实际考察中，发现工作面巷道岩巷段埋深超过700 m，断面是半圆拱形，其面积为14.0 m2，长度62.2 m，并且其在工作面掘进、通风、煤炭运输等方面应用。

1.2 施工技术与相关设备

巷道施工主要通过钻眼爆破法进行，光面爆破方法确保附近成型。施工采用的相关设备有:YTP-26 型风动凿岩机配钎头打进尺眼;爆破通过水胶炸药进行，MFB150 -3 隔爆型发爆器引爆;锚网喷作永久支护，“DWB28 -30/100 轻型单体液压支柱+π 型梁”作临时支护;装矸工作主要是通过P-90B 型耙装机进行;运矸工作主要是通过DSJ80 -2 ×75 kW 胶带输送机进行。

顶板距二煤层底板＜1.5 m 的时候，通过打浅眼放小炮法来降低爆破对附近岩层的破坏，循环进尺减小到0.7 m，施工主要通过“一掘一锚，三掘一喷”模式进行。按照现场煤层的实际硬度，炮眼装药可减少至1/2，确保巷道形状。

2 深部开拓巷道揭煤施工支护技术

2.1 超前支护技术

1)1.8 m，缝宽15 mm，安装锚杆主要通过YTP-26 型气腿式凿岩机与钎头进行。

2)相关参数。①孔径。施工过程中，锚杆孔径必须比其管径小。锚杆推进钻好的孔之后就能够和孔壁产生紧密挤压，接着将在杆体形成锚固力，能够主动支护煤岩体，支护非常迅速同时效果非常理想，在很大程度上降低了巷道变形量的维修任务。②角度。角度是否合适与施工的效果密切相关。施工过程中应当将锚杆安装角度控制好，太大或者太小都会影响施工效果。如果太大，其超前支护区域将变小，无法有效控制巷道拱部煤岩，造成不利影响;如果太小，在爆破掘进过程中，锚杆非常容易被震落，可能对接下来的迅速支护产生不利影响。施工过程中，将锚杆安装于巷道拱顶上部位置，其和巷道坡度的仰角保持在5°～6°范围内，护顶结构为伞状。施工过程中仰角偏差应当适中，从而能够充分保证支护区域以及接下来的支护工作能够顺利进行。③间距。施工中的间距必须精准。在进行超前支护的过程中，锚杆主要根据某一间距平均分布［2］。其间距主要是按照现场煤岩层具体状况而定。当煤岩层相对稳定的时候，其间距定为500 mm;当煤岩层破碎的时候，将其间距定为300 mm，并且需要提高其数量。④控顶长度。施工要求控顶的长度一定要超过各循环掘进长度至少400 mm。施工过程中，循环进尺是0.8 m，爆破后锚杆依旧有大约1 m 的长度插到迎头没有挖开的煤岩体里面，产生相应的锚固力。安装锚杆的时候，其尾部早就穿过锚网支护的金属网格，同时通过双股锌铁丝使它和金属网紧密相连，以此来充分确保顶部煤岩体处于稳定状态。

2.2 临时支护技术

工作面迎头每推进一循环的掘进长度，在超前支护效果良好的条件下，都应该遵循“敲帮问顶”原则，将那些活矸危石处理之后进行临时支护，主要以“DWB28 -30/100 轻型单体液压支柱+π 型梁”来进行。然后打顶帮锚杆眼，装上锚杆，并尽快进行挂网。施工过程中主要用了两组临时支护，距离是1 400 mm，对称分布于巷道的两边。每组顺着巷道掘进方向安装DWB28-30/100 轻型单体液压支柱2 根与π 型梁1 根，π 型梁上的2根单体柱距离1 400 mm，距π 型梁两端都是200 mm。这样可以保证施工效果。

2.3 永久支护技术

1)锚网喷支护。①原理。支护主体是锚杆，迅速对其进行安装，同时加上相对偏大的预拉力，使它主动承载巷道揭煤围岩，以控制好围岩的深度变形，使其保持稳定;锚杆安装过程中整个断面配备金属网片，避免出现片帮与顶帮煤脱落问题;利用喷浆将围岩封闭，避免表层岩石风化，使锚杆彼此间能够紧密相连，提高其整体效果。②相关参数。顶锚与帮锚是左旋螺纹钢，分别是φ20 mm 与φ18 mm，长2. 2 m;各顶锚杆使用MSCK2350 与MSM2350 树脂锚固剂各1 支;各帮锚杆使用MSM2350 树脂锚固剂2 卷;所用铁托盘长、宽分别为50 mm 和150 mm;顶锚与帮锚锚固力分别超过120 kW 和100 kW，两者的预紧力矩分别处于250～300 N·m 和200～240 N·m 范围;锚杆间排距800 mm×800 mm，网格100 mm ×100 mm，材料为6 mm 钢筋，网幅2 000 mm×1 000 mm;使用425 普通硅酸盐水泥，中粗砂;碎石径8 mm 左右;使用4%(水泥的)的782 -3 型速凝剂;石子、砂子、水泥比例为2 ∶2 ∶1，构成C15 级混凝土。

2)锚索加强支护。通过锚索把锚杆承载结构和深部围岩两者连接起来，后者不仅对浅部围岩的支护载荷进行承载，而且还防止其变形，保持顶板处于稳定状态。揭煤期间，锚索紧跟迎头施工。在施工过程中，使用的锚索材料是钢绞线，其间排距是1 600 mm×1 600 mm，通过锚索张拉机将其张紧，锚固力与预应力分别≥200 kW 和100 kN，并且辅助上250 mm ×250 mm×16 mm 的铁托盘来提高顶板支护面积与强度，降低顶板压力经由两帮下传，防止由于采用一般小托盘和围岩接触较小而形成一定的点载荷，损坏顶板围岩。

3 深部开拓巷道揭煤施工支护技术的技术要点

1)在超前支护的过程中应该选择管缝式锚杆，其孔径不应太大，要使其充分确保其锚固力;在正式安装之前，一定要清扫孔眼;在实际安装过程中，必须确保锚杆孔、管缝式锚杆、凿岩机中心处于一条直线上;沿巷道轮廓线平均安装锚杆，安装角度偏差必须处于相对较小水平。

2)遵循“敲帮问顶”的原则，当工作面迎头没有活矸危石之后，才能够实施临时支护。禁止空顶作业，确保施工安全。

3)在永久支护的过程中，必须切实加强帮角支护措施，使底角帮锚杆和水平面之间的夹角都维持在15°。加固帮角能够使围岩强度增加，并且能够降低围岩的应力集中度，防止帮角破坏而导致变形，进一步保证施工的专业性。

4)在揭煤时，一定要清楚地质变化状况，尤其弄清楚围岩结构与煤层厚度状况。见煤厚度与围岩结构有所改变时，支护方法及其相关参数应当适当进行调整。

4 结语

一般的传统被动支护方式存在许多弊端，一方面需要相对较高的成本，推进时间相对较长;另一方面，其支护效果相对较差，近年来已经越来越无法满足煤炭施工要求。并且，在揭煤施工过程中，深部开拓巷道会受到围岩条件与高地应力改变的作用，掘进以及支护变得很难实现，甚至会出现巷道变形量大、围岩脱落、冒顶片帮等问题，造成安全隐患。科学的支护方法有必要实施。深部开拓巷道揭煤施工支护技术是一种科学合理的支护方式，能够使煤岩冒落得到有效控制，并且使深部巷道快速安全地揭露煤层，最终使巷道快速安全地穿越煤层，在实践中取得非常不错的成效。实践证明我们所使用的支护方法在揭煤施工过程能够有效控制巷道变形，使其施工安全状况显著改善，为今后采煤面工作的顺利进行奠定坚实的基础，其实践价值非常高。

［1］ 刘卫方，张荣玉，刘志峰. 探部巷道锚喷支护修复技术［J］.煤炭技术，2005 (10):177.

［2］ 田敬海，柳敦国. 深部巷道变形观测与支护研究［J］. 山东煤炭科技，2007(3):256.