特殊地质条件巷道掘进工作面顶板控制技术

侯宇隆

太原煤炭气化（集团）有限责任公司嘉乐泉煤矿 山西太原 030204

1 巷道支护影响要素与掘进技术分析

1.1 巷道支护影响要素

煤矿井下地质条件复杂多变，为矿井回采作业的有效开展造成了诸多困扰，对井下巷道的支护作业提出了更加严格的要求，保障可靠的支护为首要选择。受长期地质构造运动的持续影响，煤矿井田范围内的地下岩层多有不同程度的破坏，岩层碎裂与节理发育现象普遍，这就使得煤炭回采中往往会发生岩层压力增大、裂纹增多等现象，导致巷道顶板压力持续增加。此外，在地质条件的影响下，巷道围岩强度往往会变小，特别是在地质构造带附近进行巷道掘进时，围岩强度更是十分有限，而当巷道周围岩体中存在丰富的地下水资源时，围岩还可能发生软化现象，为巷道支护的有效开展造成极大麻烦。当巷道顶帮压力增大时，其底板围岩中很大概率出现应力集中现象，进而导致软岩底板发生底鼓现象，从而使得轨道铺设难度大增，给巷道最终支护的有效开展造成重大阻碍[1]。

根据顶底板岩性和松软性，确定其支护方式的选择，锚杆巷道要利用顶板离层指示仪和锚杆索测力计时时观察顶板变化，架棚巷道要时时监测顶底板移近量确定顶板变化情况，根据顶板变化情况确定其相应的顶板加强支护措施。

1.2 掘进技术

（1）掘进工艺。井下巷道掘进工艺大体可划分为综掘和炮掘两大类。在具体的掘进工艺选择中，根据巷道岩性的不同选择不同的巷道掘进工艺，煤巷适宜上综掘的要优先考虑综掘；巷道开口和岩巷且巷道拐弯时要优先考虑炮掘；（2）综掘就是机械化程度比较高，工人劳动强度低，掘进的断面规则，然后容易控制，炮掘用钻爆法就是打眼放炮，工人需要亲自打钻眼，然后装药起爆，安全系数相对较低，工人劳动强度大，而且断面不好控制，机械化程度比较低，受井下条件的约束也比较多，且对巷道围岩的破坏程度较大。

2 顶板事故预防

（1）开工前必须掌握巷道所在地区的地质条件和水文地质勘测报告，针对施工过程中需要穿过的所有岩层岩性进行准确预测与分析。（2）以地质资料为依据，制定有效的施工方法与安全措施。（3）始终坚持一次性成巷基本原则，尽可能缩短围岩直接暴露时间与实际面积大小。（4）做好敲帮问顶，在交接班和打眼放炮之前、之后都要通过敲帮问顶来排查各项隐患，确定并排除所有不利因素后才能正式开工。（5）对空顶距离进行严格控制，必须使用前探梁进行可靠的临时支护，不得空顶作业[2]。（6）按照设计要求进行支护施工，使支护质量满足实际要求。（7）在施工中应密切注意围岩实际压力及其发生的变化，切实强化顶板管理，避免顶板事故产生。（8）在长距离掘进过程中，应对工作面之后支护实际情况进行经常性检查，做好日常维护。当发现变形情况较为严重，且支架出现折损时，需要及时制定维护措施对其进行加固修复。

3 顶板事故处理

3.1 局部冒顶处理

（1）先对冒落区支架进行加固。对于用棚子进行支护的，需要以围岩压力为依据对棚距进行加密，切实将棚子扶稳和扶正。在棚子间还应设置拉杆，确保支架可以形成稳定的联合体。（2）及时进行封顶，对冒顶范围不断扩大进行控制，大多通过架设支架来处理。现场的施工人员应处于安全地点，清除处于冒落顶部的所有活石，并及时架设支架，将护顶的木垛排列好，将冒落的最高处，从而把顶托住[3]。如果冒顶高度在3m以内，但长度相对较大时，应按照从外到里的顺序，在现有圆木的有效保护作用下，逐段实施支架与木垛的架设。（3）冒顶锚喷支护，先将顶帮部位的活石清除干净，然后向冒顶区中持续喷射混凝土，将喷射厚度控制在30-50mm以内，先进行封顶，然后封两侧；待混凝土达到凝固后，将锚杆打入，同时进行挂网复喷，复喷厚度不可超过20mm。

3.2 大范围冒顶处理

（1）要遵循由外向里，先上后下，先顶后帮，先支后拆，先近后远的处理原则；先架设规格小于原巷道的若干支架，此时使巷道可以暂时恢复正常，然后将煤矸石清除干净后，进行永久支架的架设。（2）采用一次成巷的方法进行修复[4]。当冒顶面积相对较大与修复不会对正常生产造成太大影响时可采用这一方法。

4 应对严重破碎矿体的技术措施

在严重破碎矿体掘进巷道，要短掘短进，采用前探梁支护的办法管理不稳定顶板，顶板岩性突变地段，要及时增加锚杆索数量，缩小间排距，并采用钢筋压金属网、及时喷浆的办法加强支护突变带顶板，锚杆索数量。间排距、角度、扭矩、拉拔力要定期检查，保证符合支护设计要求；如发现锚杆索锚固部到稳定岩层中的现象，要及时改变支护方式，架棚或砌碹、混合支护等被动支护方式进行支护[5]。

5 结语

巷道掘进作为井下生产作业得以顺利开展的必要前提，掘进中巷道支护的有效性，是保障巷道掘进作业安全的关键所在。特别是在特殊地质条件下，巷道围岩不稳定性强，只有开展针对性研究，在基于生产实践的基础上，确定相应的防治措施，才能自根本上实现对生产安全的有效保障，为矿井生产的持续进行奠定基础。