一矿15#煤下层采空侧巷道掘进技术探讨

李成峰

摘 要：文章结合阳煤一矿15#煤下层采空侧巷道受到采动影响，采用高强度锚索支护、马丽散注浆等一系列技术措施后，确保了顶板安全和快速掘进施工。

关键词：动压巷道；掘进；支护

引言

阳煤集团一矿由于回采工艺和采掘衔接的制约，经常会出现临采空侧巷道在动压期间的掘进。受到15#煤自身和采空侧动压的影响，矿压显现剧烈，巷道变形严重，顶板下沉、支护破坏，不断冒顶，两帮位移量巨大，底鼓严重。巷道在掘进期间的顶板支护和施工组织遇到到了很多难题。通过采用高强度锚索主动支护，马丽散超前预注浆等技术和工艺，在施工和顶板管理上取得了良好效果。

1 巷道概述

1.1 巷道概述

15#煤二区S8203工作面位于采区东北部，地面标高：1075-1260.8m，井下标高：620.0-684.0m。地面位于松帽梁以南，吴家掌以东，王兰山以西，西坟头以北。井下位于二采区回风巷以北，S8202工作面（已回采）以西，S8205工作面（已回采）以东。S8202工作面于2013年6月回采结束，剧烈本巷道掘进只有7个月。巷道区域总体为一倾伏向斜构造，煤层倾角最大14度，最小2度，一般5度左右。巷道设计长度1230m，其作用为满足工作面回采时通风、行人、进料等要求。是沿15#煤底板掘进的全煤巷。

1.2 煤层特征

煤层厚度（最小～最大/平均）/（m）5.71-10.57/6.33，煤层倾角（最小～最大/平均）/（°）2-13/5，煤层硬度f=2.0，煤层层理（发育程度）发育，煤层节理（发育程度）发育。

1.3 顶底板情况

顶板：基本顶硬度8.0-12.0，厚度9.69m，深灰色石灰岩；直接顶硬度3.0-4.0，厚度2.58m，黑色泥岩。

底板：直接底硬度 4.0-5.0，厚度0.61m，黑灰色砂质泥岩；基本底硬度6.0-7.0，厚度4.34m，黑灰色细粒砂岩。

2 矿压的机理对施工的影响

动压巷道的基本特点在于，巷道在掘井过程中，多数处于原始应力场中的静压状态，一旦受到周围的采动影响，在各种集中压力作用下，改变了原岩应力的再次或多次重新分布，巷道原有静压下稳定平衡被打破，围岩发生显著变形位移和压力增大，需要经过应力重新分布达到新的平衡，巷道围岩才能重新稳定下来。如果巷道的支护不能适应采动影响带来的应力变化，或者没有及时采取相应的加固补救措施，则巷道会受到不同程度的破坏，或断面变形，或围岩松动失稳，影响巷道的正常安全使用。

煤矿巷道掘进及开采过程中，常存在着高应力下积聚着大量弹性能的岩体在一定条件下突然释放能量，发生破坏、冒落与抛出等明显动力效应的煤矿动压现象。突然的动压现象不但会造成煤岩体的振动与破坏，还可能使巷道垮塌，支架、设备损毁，甚至发生重大的人员伤亡事故，因此必须引起充分重视。根据动压生成的不同机理可将其分为冲击矿压、顶板大面积来压与煤及瓦斯突出等三种形式。因此煤矿工作者必须得到在全面掌握动压分布及作用规律的前提下合理选择巷道开拓布置的方式、科学安排工艺程序、确保支护措施到位，并进行严格规范的施工组织和安全管理，尽可能减少动压巷道的潜在风险，以提高掘进施工的效率及安全性。

3 采取的措施

3.1 巷道断面及支护

根据地质科提供的柱状资料分析，巷道顶板属较稳定岩层；根据相邻工作面对顶板矿压观测数据的统计和顶板支护经验，结合本巷道为动压巷道，变形量大的实际，同时为满足本工作面生产、运料及通风等要求，确定断面为矩形，巷道毛宽4.8m，净宽4.6m；毛高3.1m，净高3.0m。

由于矿压剧烈和巷道变形严重，考虑到工作面回采时的使用要求，我们主动加强了锚索的强度。顶板采用“锚索+补强锚索+金属网+钢带”联合支护，排距800mm。钢带使用“BHB-880-220-4-4700mm”的6眼W钢带；每排布置5根进度锚索和1根补强锚索；补强锚索第一排布置在钢带从左往右数第3眼内，第二排布置在钢带从左往右数第4眼内，依次交替布置。锚索使用Ф21.6×7200mm的锚索，补强锚索使用Ф28.6×8200mm的锚索，锚索托板均使用400×200×92mm的铸钢波纹托板。两帮采用“锚杆+锚索+金属网”联合支护，每排每帮布置1根锚杆2根锚索，从顶板往下第一眼和第二眼布置锚索，第三眼布置锚杆；锚杆使用Φ20×2000mm的圆钢锚杆，托板为350×120×50mm框式托板；锚索使用Ф17.8×5200mm的锚索，锚索托梁使用长400mm的14#槽钢+300×300×12mm的大垫片+200×95×12mm的小垫片。锚杆锚索间距从顶板往下依次为400/1000/1000/700mm。

3.2 掘进工艺及组织

考虑到巷道的断面，割煤、装煤的效率，及临时支护的要求，采用EBZ-160型掘进机配套的综掘工艺。配合SSJ-800型皮带运输机和SGW-40型刮板运输机运输。工艺流程：检查工作面隐患→综掘机割煤、落煤、装煤、运煤→敲帮问顶→支设临时支护→打顶锚索、锚杆→打帮锚索、锚杆→工程质量检查合格（不合格工程先处理）→下一个循环。

3.3 破碎带的支护

巷道由于受采空侧动压影响，在掘进机截割或支护时，煤体的松软破碎，经常会出现掉煤及冒顶，多次冒顶已达到煤层顶板，冒落高度达到3m；两侧片帮达2m，冒落物均为破碎煤休，冒落形状多样。从状态上分析，这个区域的煤层几乎全部被压碎。对于频繁的冒顶和顶板破碎带来的顶板管理难题，我们应用了超前注马丽散工艺。

马丽散是由两种成分组成的聚亚胶脂产品，其具有高度粘合力和很好的机械性能，当被注射后，低粘度混合物保持液体状态渗透入细小的裂缝中，然后开始膨胀和粘结，从而有效加固松动围岩，使围岩成为整体，提高了围岩的整体承载能力，从而控制巷道顶板的垮落。

其有明显的好处：（1）大大提高了顶板的安全，未注马丽散前，巷道的顶板是破碎的煤岩体，冒顶严重，注马丽散后，顶板状态良好，未发生冒顶现象，保证了作业安全可靠性。（2）加快了施工速度，未注马丽散前，由于冒顶严重，每天进尺不到1.8m，采用注马丽散加固结束2h后，就可以掘进，日进尺达到3.6m以上，保证了工作面的正常快速推进。（3）综合经济效益大大提高。

3.4 顶板与矿压监测

巷道掘进的持续进行使矿山压力不断增大，巷道受采面动压影响的位置及集中程度也在不断地变化。因此施工中应通过巷道顶板下沉量及表面位移等实时监测数据准确判断巷道压力情况，出具分析报告，并以此为依据及时修改锚索支护设计参数。通过半年多的观测和分析，巷道的顶板下沉和两帮位移基本在范围内，局部底板松软，底鼓量偏大。

4 结束语

通过高强度锚索主动支护、马丽散超前预注浆等一系列的技术措施，我们在动压巷道的掘进过程中，基本摸索出了适合我矿的施工模式。但也存在一些不足，建议以后优化衔接部署，尽量不安排巷道在动压期间掘进；加大对底鼓治理的技术推广。

参考文献

[1]丁磊.动压下的巷道掘进与支护技术探讨[J].科技创新导报，2012（8）：89.