掘进工作面管棚支护过冒落区探究与实践

李允生

（临矿集团武所屯煤矿，山东 滕州 277500）

山东省武所屯煤矿主要可采煤层为12下煤层、14煤层、16煤层、17煤层，现主采下组煤16煤层。下组煤北翼延深采区于上世纪九十年代开始开拓布置，北翼集中胶带巷、北翼轨道巷均施工600m左右而停止施工。临矿集团自2012年托管武所屯煤矿起，逐步恢复了下组煤北翼延深开拓巷道的继续施工与修复。

1 概况

北翼集中胶带巷原设计净宽3.2m,净高2.7m，锚网喷支护，沿17煤顶板掘进。恢复施工后，为满足集约化生产及安装运煤、运矸两部胶带需要，将巷道扩修至净宽4.2m。北翼集中胶带巷自上而下扩修至340m处揭露一陷落柱冒落区。冒落区外部3m，冒落矸石堆积至原巷道顶板以下约0.5m，冒落体岩石为灰岩、砂岩、泥岩等交错，岩石破碎，胶结性差，冒落高度约2.8m，冒落宽度下部约3.4m,上部约1.2m，顶板露出岩性为砂岩；冒落区3m以里，冒落矸石将原巷道填实，估计冒落高度2m左右。

2 过陷落柱冒落区施工方法

2.1 冒落区外部3m及相连接5m段施工方法

冒落区外部3m，冒落高度约2.8m，呈圆锥形，已露出顶板砂岩，顶板基本稳定，帮部岩石较破碎；冒落区相连接5m段受冒落区影响较小，顶帮基本完好。

冒落区外部3m及相连接5m段，先采用锚网（索）喷联合支护，再进行架棚支护。锚网（索）喷联合支护锚杆选用Φ18×2200mm的等强螺纹锚杆；锚索使用Φ15.24×5300mm的鸟巢锚索；选用MSCK2550树脂锚固剂；选用Φ4.5×1000×2000mm金属网，金属网网孔规格80×80mm；喷浆砼标号为C20。架棚支护钢棚选用11#矿用工字钢，棚顶、棚帮钢背板使用18kg/m轻轨加工制作。

冒落区外部3m及相连接5m段，自外向里施工，先锚网支护，够一个锚索排距，即紧跟锚索施工，锚杆间排距为800mm×800mm，锚索间排距为1200mm×1200mm，锚网索支护完成2m喷浆一次，喷浆厚度100mm。

冒落区外部3m及相连接5m段锚网（索）喷联合支护完成后，对冒落区相连接5m段架设钢棚，棚间距800mm，使用钢背板背帮背顶，钢背板长度1200mm,间距1000mm。冒落区里段施工时，利用冒落区外部3m冒高区的空间安装钻机，钻孔施工完成后，再对冒落区外部3m架棚支护。

2.2 冒落区里段支护方式选择

根据对冒落区现场勘察分析，如采用传统的锚网或架棚支护方式施工通过冒落区，将存在以下问题：

采用单一架棚支护，顶板破碎矸石易冒落，不利于安全管理，不一定能安全通过冒落区；采用单一锚网支护，需将冒落矸石出净，出矸量大，在支护时易造成二次顶板冒落，危险性大。

经研究，决定采用管棚支护方式施工通过冒落区，先在冒落区顶板施工钻孔、安装钢管，钢管将冒落区矸石棚住，在钢管掩护下架设钢棚通过冒落区。

2.3 管棚支护过冒落区里段施工方法

冒落区3m以里，冒落矸石将原巷道填实，采用管棚支护方式通过，冒落区外部3m段已锚网（索）喷联合支护，在此处安设钻机，在原巷道顶板位置顺巷道方向，施工Φ75mm钻孔，安装Φ50mm钢管，钢管将冒落区矸石棚住，对顶板临时支护后，在钢管掩护下架设钢棚通过冒落区。

（1）钻孔施工、钢管安装：钻机安装在冒落区外部3m已锚网（索）喷联合支护的巷道内，选用ZLJ-350型矿用钻机，钻头Φ75mm，钻杆规格Φ42×1000mm，钻孔深度18m。为防止相邻钻孔施工时穿透，钻孔分上下两排交错、水平布置，上下排距100mm、左右间距400mm。钻孔施工完成后，将Φ50mm钢管楔入钻孔内，钢管接头方式为焊接，相邻钻孔内的钢管接头错开布置，钢管外露钻孔长度为1m。

（2）冒落区外部3m架棚支护：钻孔施工及钢管安装完成后，拆除钻机，对冒落区外部3m进行架棚支护，棚间距500mm，使用钢背板背帮背顶，钢背板长度1200mm,间距1000mm。棚顶铺设金属网，棚顶冒高区使用方木接顶，方木规格为150×150×1200mm，方木成井字形搭设。

（3）冒落区里段掘进：迎头掘进循环进尺控制在1.0m左右，一掘一支护。迎头左帮1m为扩修实体矸石，采用钻爆法施工，放小炮，风镐刷大；迎头右帮3.2m为冒落的破碎矸石，大块使用风镐破碎，使用PB-60耙装机出矸。

（4）冒落区里段锚网支护：迎头掘出后，巷道顶部铺设网孔规格为80×80mm金属网，金属网绑扎在巷道顶板下排钢管上，并与后面金属网搭接一个网孔，对顶板形成钢管加金属网的临时支护，防止破碎矸石从顶板冒落。巷道两帮采用锚网支护，使用Φ18mm×2200mm等强螺纹锚杆，间排距为800×800mm。

（5）冒落区里段架棚、喷浆支护：迎头锚网支护完成后，对巷道进行架棚支护。钢棚使用11#矿用工字钢加工制作，棚间距500mm，棚腿使用Ф18×2200mm锚杆固定在巷道帮上（每条棚腿至少2处加固点），使用钢背板背帮背顶，钢背板长度1200mm,间距1000mm，钢背板焊接在棚头和棚腿上，使棚与棚之间形成一个整体。架棚支护完成后进行喷射砼支护，喷射砼厚度100mm，喷射砼标号为C20。

按照上述方法冒落区里段共架设钢棚36架，有效地控制了顶板，安全顺利地通过了冒落区。

图1 管棚支护过陷落柱冒落区示意图（单位：mm）

3 结语

（1）如果采用传统的架棚支护方式过冒落区，需将冒落区矸石出净，对冒落区先进行一次锚网支护，超高区需进行充填，且易造成施工期间冒落区顶板二次冒落。传统的架棚支护过冒落区，增加矸石运输和巷道支护成本，不利于顶板支护和安全管理。

（2）采用管棚支护施工方法过冒落区，在冒落区顶板施工钻孔、安装钢管，利用钢管将冒落区矸石棚住，在钢管临时支护掩护下架设钢棚通过冒落区。减少了矸石运输和巷道支护成本，有利于顶板的控制和施工的安全管理，保证了冒落区安全快速地施工通过。