回风顺槽特殊地质段加固治理技术及实施效果分析

车李青，赵 飞，韩蕾蕾，刘 鹏，李 超，韦凡凡

（山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司，山西 高平 048402）

0 引 言

日常生产发现15103工作面回风顺槽630m～700m段顶、帮压力显现明显，特别是非回采侧煤柱帮部锚杆受压变形严重，局部存在锚杆失效等情况。根据目前超前支护段的顶板压力分布可知，当工作面推进至700m位置时，将受现15103回风顺槽低洼处积水及临近15101老空水影响，易造成巷道形变增大，煤柱厚度减小、酥帮、垮塌等诸多不利于回采巷道围岩控制的因素，也会给回采工作面超前顶板支护管理带来困难。为保证施工安全与标准化管理，急需对15103工作面回风顺槽630m～700m段顶板及非回采侧煤柱帮采取有效的加强支护技术，并特制定相关安全技术措施。

1 工程背景

首阳煤业15103工作面位于一采区西部，工作面标高906～934m，地面标高1053～1218m，西邻即将接近末采的15102工作面，东部为已回采结束的15101工作面。该工作面采用一次采全高开采工艺回采15#煤层，作面最小采高不低于3.0m，最大采高不超过5m，循环进度为0.8m。15#煤层厚度4.2～4.8m，平均4.5m；倾角2～6°。

图1 15103工作面平面布置图

15103回风顺槽630m至机尾范围内第一组超前支架和第二组超前之间有一条横穿顺槽的裂隙和临近采空积水的疏放孔（原裂隙在掘进期间有水流出，现已无水，说明部分顶板裂隙水通过该裂隙对15101老空水进行了补充）。该范围帮柱巷道帮部压力显现明显，尤其是非回采侧煤柱帮，其中700m处所安装锚杆应力计的读数为10MPa，进一步反应了巷道帮部压力明显。在超前架前方所打设的贴帮圆松木柱，2根由于帮部压力产生形变致使其倾倒。机尾至超前架段非回采侧煤柱帮部网片破损严重，煤帮裸露，片帮严重；顶部锚杆有形变，顶板压力显现，其中630m处变形较严重，且在该区域顶板存在“挂汗”情况。在630m～690m段非回采煤柱帮部共打设6个放水孔，前4个放水孔满孔出水，且有压力，后2个放水孔半孔出水，初步分析放水孔堵塞，非回采侧煤柱帮有三处流水现象，已对煤壁的整体稳定性造成一定破坏。机尾打设的密集切顶柱、护顶柱起不到切顶和支护作用，由于底板浮煤太厚，单体柱钻入底板大大超过了相关标准，致使其支撑力不达标。

表1 15#煤层顶底板情况

2 加固治理技术方案

2.1 顶板加强支护方案

研究决定在15103回风顺槽630～700m范围非回采侧距离煤柱帮500mm处的顶板位置打设锚索进行补强支护，补强锚索为Ф17.8mm×6.3m的7股钢绞线，外露长度150～250mm，排距1200m，垂直顶板岩面。每根锚索使用一支K2335和两支Z2360树脂锚固剂[1]。锚索托盘为长×宽×厚=300×300×16mm的拱形钢托板，锚索锚固力为150kN。

同时在15103回风顺槽630～700m范围的非回采侧距煤柱帮200mm处打设一排贴帮松木圆柱进行补强支护，贴帮柱排距为1200m，规格φ200×3500mm的松木圆柱。

2.2 非回采煤柱帮加强支护方案

在贴帮柱外侧挂设长×宽=2200mm×1300mm的Ф6mm钢筋网片，相邻网片之间的搭接长度不小于100mm。然后在两根贴帮柱之间（网片搭接处）打设一排锚杆（φ20×2400mm），每排3根，间排距1200×1200mm，距顶板500mm，距底板600mm，最后对该段落喷浆进行封闭，喷浆厚度500mm，同时在距底板1.5m位置留设放水孔进行放水[2]。

2.3 处理水方案

在工作面推过15103回风顺槽630～700m范围的积水区时，为防止临近15101工作面采空区内积水线漫过回风顺槽制高点，决定在15103回风顺槽630米往外巷道上坡段打设一临时水仓，将积水区的水引至该水仓进行集中排放。

水仓打设在巷道回采侧煤壁内，施工方式为炮掘。水仓长×宽×深=4000mm×2000mm×1500mm，用C20混凝土进行浇筑，浇筑厚度100mm。

3 现场施工安全技术措施

3.1 临时水仓开口安全技术措施

开口前，检查开口点附近左右10m范围的巷道支护情况，确认安全后方可施工作业，并用皮带保护好机电设备、各种管线。掘进期间敲帮问顶，用长柄工具将离层活矸处理干净[3]，且必须有跟班领导在现场指挥，否则不得施工。

3.2 掘进工作面预防冒顶片帮安全技术措施

结合现场施工经验可知，冒顶片帮预兆为顶板内有声响，掉渣，片帮煤增多，顶板裂缝增多或出现离层，漏顶，有淋水[4]、[5]。

掘进工作面预防冒顶、片帮的采取的安全技术措施为：施工前由班组长和安全员先检查掘进头的顶、帮情况，确认安全后方可施工。施工过程中严格执行“敲帮问顶”和观测围岩，及时处理帮、顶活煤（矸），专人监护迎头及两帮情况，防止片帮。永久支护前须打好临时支护，顶帮遇有大块软煤（岩）或大面积离层时，应先设临时支护，并有专人指挥，施工人员听从命令，相互配合。

3.3 木点柱打设安全技术措施

木点柱为无腐蚀、无断裂痕迹、无虫蛀、直径不小于200mm、长3500mm的松木。点柱架设在距离巷道非回采侧200mm，间距1200mm，设置一排，垂直顶板岩面。点柱必须带柱帽，柱帽为木板，木板规格为：长500mm×宽300mm×厚150mm，柱帽必须接实顶。点柱底部挖设300mm的柱窝，柱腿必须接实底板，严禁支设在松软煤层上，如遇底板松软，支柱必须穿木鞋，木鞋规格为：长500mm×宽300mm×厚100mm，钻底量小于100mm。用12#铁丝捆绑点柱柱头，捆绑柱头与顶部钢筋网片相连，连成一体，防止点柱歪倒。点柱架设前，要观察顶帮情况，及时清除悬矸危岩和松动的煤帮。架设点柱时，4人配合作业，2人在上面扶且安装木柱帽，2人标齐，点柱扶起后用木楔子在点柱顶部刹紧，保证接顶严实，最后用12#铁丝捆绑柱头与顶部钢筋网片相连。架设点柱时，所有支柱必须成一排，支护必须垂直顶板[6]。

4 结 语

15103回风顺槽630～700m范围采取上述补打顶板锚索、煤柱帮锚杆、架设松木点柱、挂金属网和喷射混凝土封闭措施后，工作面回采推过该范围过程中，巷道围岩没有出现挂水现象，混凝土喷层干燥且没有开裂，松木点柱没有发生偏斜失效现象，巷道整体矿压显现稳定可控，安全顺利通过该特殊地段，说明前文采取的加固治理方案科学有效，可为其他类似工程难题提供借鉴。