增子坊煤矿8115工作面过U型棚支护工艺的实践应用

庞晋中

（晋城市能源局，山西 晋城 048000）

1 工作面概况

朔煤铁峰增子坊煤矿8115工作面位于301盘区北部。西为301盘区巷,南邻已采8113工作面，北、东部均为实煤体。工作面标高1230.7～1265.5m，本工作面可开采煤层为5#煤层，煤层赋存较稳定，煤层平均倾角为4°，煤层平均厚13.10m。工作面两巷为2115运输顺槽与5115回风顺槽，两巷均为U型棚支护，其中，2115运输顺槽U型棚支护区在116m～193m 范围、353m～618m 范围；5115 回风顺槽U型棚支护区在123～300m范围。巷道采用U29钢棚支护形式，顶板及煤壁两帮用水泥背板密背，8115工作面现已采至60m处，随着工作面的正常推进，工作面进入围岩压力增高区，其超前支护方式、及端头支护方式将发生改变，为安全顺利的回采过U型棚，需制定工作面施工组织措施。

2 支护工艺

2.1 2115运输顺槽超前支护

2115超前支护采用“一梁两柱”的支护方式，即单体柱配合4.8mπ型金属顶梁进行支护，梁与巷道走向垂直，于顶板居中布置，超前支护距离50m。支设于皮带两侧、转载机两侧人行道，即靠煤柱支护一排，工作面侧支设一排单体，排距4.5m，柱距均1.0m。单体柱采用DW45-250/110X型单体柱。

单体柱支在U型棚棚梁与棚腿卡接处，可使单体能够有效支护。单体柱支设距棚腿0.5m的棚梁支座上（支紧不破坏顶板面及棚梁），支设两排，排距4m，间距1m，支柱顶端垫木楔，保证接顶有力，不打滑。2115巷棚区超前支护断面示意如图1所示。

图1 2115巷U型棚区超前支护工作断面示意图

2.2 5115回风顺槽超前支护

5115巷超前支护采用“一梁三柱”进行的支护方式，即单体柱配合4.5 mπ型金属顶梁进行支护，梁与巷道走向垂直，于顶板居中布置，超前支护距工作面支护距离50m。工作面侧一排单体柱距工作面帮0.7 m处支设，三排之间排距为2m、1m，柱距均1.0m。单体柱采用DW45-250/110X型单体柱。

单体柱打到U型棚位置时，单体一排打在U型棚中间（支紧不破坏顶板面及棚梁），支设三排，排距2米，间距1m，其余两排距棚腿0.5m，支柱顶端垫木楔，保证接顶不打滑。5115巷U型棚区超前支护工作断面示意如图2所示。

图2 5115巷U型棚区超前支护工作断面示意图

2.3 2115运输顺槽综掘支护

2115运输顺槽采用锚+索+角锚索+网联合支护，顶、帮锚杆采用φ20×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间、排距均为1000mm×900mm；锚索采用φ17.8×8000mm 1860级低松弛钢绞线，“三二三”布置，间距1600mm，排距2000mm；角锚索采用锚索φ17.8×8000mm 1860级低松弛钢绞线，托板采用600mm长的11号工字钢，每2m布置一对，且锚固长度不得小于1500mm，必须锚固在稳定煤岩层内；金属网采用8#铅丝编织50×50mm菱形网；顶、帮均采用W型钢带，规格分别为4800×150×3mm，450×280×3mm。

如顶板破碎时，铺设双层金属网，上双网时网的长边搭接0.5～0.6m；联双排，上排每米不少于7扣，下排每米不少于3扣，每扣扭结不少于两圈半，金属网长边下垂必须超出排头、排尾架护帮板，否则必须进行联网，2115端头采用1#端头支架（两架一组）支护顶板。

2.4 5115回风顺槽综掘支护

5115回风顺槽在综采工作面推进过程中，顶板及巷道两帮选用支护工艺与2115运输顺槽相同，在端头支护工艺上进行调整，支护施工工艺为：5115回风顺槽端头支护使用过渡支架支设巷道宽度的一半以上，其余部分支设单体液压支柱配金属顶梁，配合2m+0.8 m长的Л型金属顶梁。若103#支架与5115巷煤柱帮之间的距离超过0.8 m时，应支设单体支柱一排（一梁一柱），端头支护长度：5m，6柱（单排），后起切顶线，前与超前支护间距1m。每增加0.7m，增加1排单体柱，柱距1.0 m。端头支护的单体支护形式采用一梁两柱或一梁一柱，梁采用2m或0.8 m的金属顶梁。顶板破碎时根据需要铺网加强支护，在单体柱间距合适的情况下上齐全防倒、防坠装置。

3 注浆加固工艺

5#层301盘区8115综采工作面推进至150m时，因2115进风巷上部顶板（煤层）松软，局部煤层风氧化，工作面通过该区域时，巷道顶板破碎严重，工作面推进速度大大降低，需对煤层松软区头部（1#、2#、3#过渡支架）注瑞米进行加固。

3.1 施工方案

注孔采用单排两眼布置，用锚杆机打孔、封孔器封孔，利用专用注浆泵注入瑞米达到加固的目的。注浆孔布置2115巷工作面煤帮在距顶板300mm处，孔间距5m，孔深L=5m，设计压力为8～10MPa。以仰角25°～30°沿工作面倾向方向打孔，煤层注入瑞米用于加固顶板。通过注浆泵的高压力，使瑞米充分注入煤层，达到加固的目的，防止片帮冒顶。8115工作面注瑞米平面示意如图3所示。

图3 8115工作面注瑞米平面示意图

3.2 施工步骤

1）打孔及封孔，要求钻孔直径Φ=28mm，深度5m、倾角为26°；

2）把多功能泵及其附件组装好；

3）开始注浆，把两根吸料管分别插入瑞米树脂A、B桶中，通过活塞的运动将原料注入输送管，输送到注射枪内，并由注射枪注入煤层（注射压力控制在9MPa左右），瑞米树脂原料渗入裂隙后，能够迅速充填裂隙，凝结成形，将注浆区域内松散破碎的岩层加固为一个整体，抑制围岩变形情况。

4）注浆顺序从左到右进行，并注意观察注浆情况(压力、浆液浓度及用量、钻孔深度、封孔器的位置等)及效果；

换孔注浆，重复（2）-（4）的步骤，直至对区域内所有浆孔完成注浆。

4 安全技术措施

1）在工作面推进时，支架会出现“上窜下滑”，当工作面液压支架到煤柱帮之间的距离超过0.8m时，上下端头应支设单体支柱，每增加0.8m，增加一排单体支柱，柱距为1m，排距为0.7m。当遇有顶板破碎、矿压显现强烈等现象时，柱距应变更为0.8m，排距0.5m，若仍不能满足支护强度应根据实际情况缩小柱间、排距，使其满足支护要求。

2）安排专人观察顶板，严格执行敲帮问顶，处理掉破碎的水泥背板。在拉移支架时，专人监护。

3）过U型棚地段，如顶板破碎，下端头103、102#架的顶梁升紧顶板，过渡架的顶梁与顶板接不实部分，用道木或木楔垫实。上端头同样进行。

4）煤机割至U型棚位置时，放慢割煤速度，严禁煤机滚筒碰到棚梁。

5）上、下端头棚区过渡支护期间，必须有跟班队长和安监员现场监督指挥作业。超前支护区至端头支护区顶板破碎时必须在原支护基础上加密支护。

5 结语

增子坊煤矿8115综采工作面推进过程中遇U型棚支护地段，回采U型棚时导致围岩压力增高，为安全顺利地通过该区域，对顶板超前支护方式端头支护方式进行设计，提出瑞米树脂加固维护巷道破碎区顶板的措施，在该工艺的实施下，增子坊煤矿8115综采工作面实现了对U型棚的快速回收，安全高效地通过了支护区域。