煤巷锚网支护过水力冲孔技术研究与应用

胡志君

（郑煤集团大平煤矿，河南 登封 452473）



煤巷锚网支护过水力冲孔技术研究与应用

胡志君

（郑煤集团大平煤矿，河南 登封 452473）

摘要：随着煤炭科学技术的不断进步，各个生产环节都由传统的生产工艺一步步向快速、高效、自动化、集约型方面发展，巷道支护也不例外，由传统的木棚支护到矿工钢支护，再到U型钢支护，最终发展为锚网支护，都是一次次技术革新。

关键词：水力冲孔；空洞；锚网

21采区是大平煤矿的主力生产采区，煤层埋藏较深，瓦斯压力大、透气性差，煤体松软，并且煤层受区域构造影响揉搓特别严重，滑面密度大，采用一般穿层钻孔抽采煤层瓦斯消突效果不理想，瓦斯因素导致煤巷掘进速度较慢，回采工作面接替紧张，为解决煤巷掘进期间瓦斯管理，在21141底板抽放巷采用水力冲孔卸压增透技术掩护21121下付巷掘进方法，消除了煤层的突出危险，巷道瓦斯抽采总量提高，掘进过程中动力现象消失，残余瓦斯含量和压力分别降至低于临界值，为21121下付巷安全、快速掘进提供了基础保障。

一、传统支护过水力冲孔空洞现状

（一）水力冲孔技术归纳分析。

21141底板抽放巷共布置水力冲孔181组，通过对每组冲孔技术参数（包括钻孔倾角、方位、深度、泄煤量）进行统计汇总，结合前期21081下付巷掘进期间揭露水力冲孔空洞实际情况，总结出冲孔泄煤量小于10t对掘进影响较小。借鉴21081掘进揭露经验，针对181组冲孔数据，将泄煤量大于10t的钻孔进行详细记录、收集，绘制每组钻孔的剖面图，结合施工平面图进行分析，判断出每一组冲孔空洞在待掘巷道前方的位置。

（二）巷道顶部揭露水力冲孔空洞。

21121下付巷自下1测点前1.8米处以方位218°、坡度9°开口施工，施工至下1测点前34米位置时，揭露补1#、补2#水力冲孔空洞.该空洞位于巷道顶部左侧位置，刚开始揭露时，空洞形状呈“圆筒状”，高600mm、宽700mm、深1200mm，揭露后按照传统施工方法进行护顶，即采用铁钎椽、板钎椽配合竹笆将空洞冒落处护住，然后采用π型钢梁配合单体柱架棚，棚子架好后在两棚支架之间打锚杆，自揭露水力冲孔空洞到开始打锚杆，中间时间间隔2小时35分钟，期间水力冲孔空洞周围煤体也在不断冒落，至开始打锚杆时空洞形状为高1300mm、宽1500mm，深1300mm。

（三）巷道两帮揭露水力冲孔空洞。

21121下付巷按照方位218°、坡度10°施工至下2测点前30米处位置时，在巷道左帮距顶0.5米处揭露补11#水力冲孔空洞，巷道形状为高800mm，宽800mm，深1000mm。采用竹笆、板钎椽等材料护帮后开始施工锚杆，按照措施要求在帮部施工4根2米长锚杆，由于空洞处煤体疏松，在施工锚杆期间，共计施工8根锚杆，其中仅有一根合格，施工进度慢，锚杆护帮效果差，给巷道施工造成安全隐患。

二、锚网主动支护过水力冲孔施工情况

对于21121下付巷实施锚网支护期间在两帮揭露水力冲孔空洞，由于采用常规的锚固方法造成空洞周围锚杆施工不合格，达不到预期效果。分析出现这种现象的原因，主要是因为揭露水力冲孔空洞后，如果不对水力冲孔空洞进行有效控制，空洞体积会进一步扩大，并且造成空洞周围煤体疏松，松动圈范围扩大。针对此现象，在21121下付巷揭露水力冲孔空洞处主要采取以下措施：1.揭露水力冲孔空洞后，若水力冲孔空洞深度超过0.5米时，及时采用编织袋装煤将空洞填严背实，第一时间内控制住煤体不再冒落，填严背实后立即施工6米长锚索并按照100kN的预紧力进行预紧；2.若水力冲孔空洞深度小于0.5m时，用直径75mm的风动钻机施工3.0m深钻孔，将3.0m长的锚杆放入钻孔，然后采用混凝土喷浆机往钻孔内喷浆进行全长锚固。

采用以上两种方法施工后，对水力冲孔空洞附近2.0米范围内的锚杆（索）进行跟踪监测，检测结果全部合格。

三、水力冲孔空洞锚杆索施工技术探索与应用

21121下付巷水力冲孔空洞附近煤体松软，围岩自身承载能力差，采用常规的锚杆施工技术不能有效控制围岩变形，出现锚杆锚固效果差、锚固力达不到要求、钻孔成孔质量低、锚固剂无法送到孔底等现象，针对这些情况，通过跟班发现、摸索、研究并制定解决办法。首先考虑到出现上述问题的主要原因：1.煤体疏松，钻进时钻孔孔径大，现场实测钻孔直径35mm，而锚杆杆体直径20mm，锚固剂直径23mm，致使锚固剂在孔内固化疏松，不能有效与孔壁、杆体粘结，导致“三径不匹配”；2.钻孔孔口至以里500mm之间，煤体疏松度较高，锚固剂难以送至孔底；3.锚固剂搅拌不均匀（一支快速、一支中速)，前期搅拌锚固剂时，搅拌时间为10s，杆体搅拌至孔底后停止搅拌紧固螺母，锚固剂的搅拌、凝结时间均不符合要求。针对存在的问题制定的解决对策如下：1.钻孔孔径大，要求挑选操作水平较高的钻手，打钻时尽量保持钻机呈一个角度，不得上下、左右摆动；减少钻机往复抽动的次数。2.安装锚固剂时，先采用32mm聚氯乙烯瓦斯抽放管下套管护孔，保证锚固剂能顺利推到孔底。3.搅拌锚固剂时，锚固剂推入孔底后，继续向里推将锚固剂顶破，锚杆距孔底300—500mm时开始搅拌，搅拌时间10—15s，杆体推到孔底后在全速搅拌5—10s停止搅拌，保持钻机顶推力90—180s等待锚固剂凝结后方可紧固螺母。

四、支护效果

被动支护过水力冲孔即巷道掘进时，采用π型钢配合单体柱架棚。戴梁时，使用铁钎、板钎配合竹笆进行超前挺顶，遇到水力冲孔空洞在巷道顶部，采用在永久棚梁上方打一排密度适中的小径木、钢管钎椽配合竹笆护顶向前掘进，将空洞留在巷道顶部，随着时间推移、巷道压力的显现，空洞周围煤体将慢慢掉落，顶部离层将进一步扩大。架棚结束后，在棚与棚之间打锚杆索支护。通过数据分析表明，被动支护顶板离层量较大，且离层量还有进一步增长的趋势，控制围岩变形的效果不明显。

通过主动支护的效果发现，顶板离层的变化量很小，深基点离层量最大数值为42mm，离层量逐渐趋于稳定。充分说明主动支护确实对空洞周围煤体起到了加固作用，有效制止了围岩松动圈的扩大，控制了围岩变形，增加了巷道支护强度，使主动支护过水力冲孔空洞围岩有效控制得到了证实。

五、结论

煤巷锚网主动支护过水力冲孔空洞有效解决了顶板离层及顶帮煤体的进一步松动，空洞的体积没有扩大，空洞周围煤体具有一定的自承能力，围岩强度提高，主动支护效果明显，特别是遇到水力冲孔空洞后煤体及围岩力学性质分析研究及现场技术措施实施，为后期煤巷锚网支护发展奠定了理论基础，推广煤巷锚网支护势在必行。

中图分类号：TD82-9

文献标识码：A

文章编号：1671-864X（2016）01-0215-01