泥化松软渗水顶板巷道施工工艺

2015-12-28高瑞芳

中国煤炭工业 2015年3期

文/高瑞芳

泥化松软渗水顶板巷道施工工艺

文/高瑞芳

山不拉煤矿坐落在内蒙古鄂尔多斯市，是中煤一建转型发展自主收购的第一座煤矿，井田位于东胜煤田的东南部。矿井共有可采煤层6层，现开采煤层为3-1层，煤层平均厚度为1.7m。3107掘进工作面位于井田一盘区东部，该面上、下顺槽走向长度1500m。当运输顺槽形成后，开掘工作面切眼,当切眼掘至106m时揭露一条16m断层。

该断层缩短了工作面切眼的长度，促使工作面回风顺槽不得不提前布置（见3107工作面井上下对照图）。且受断层影响，山不拉煤矿3107回风巷道在施工过程中，前方遇到顶板坍塌、煤层氧化且渗水，顶板难以维护。为此，山不拉煤矿采取顶板钻探疏放水、顶板超前撞楔、巷道架棚穿鞋等施工工艺，强行穿过该段顶板，及时圈定了工作面，保证了采掘接续，实现了安全生产。

一、地质条件概况

山不拉煤矿3-1煤层顶板岩性以砂质泥岩为主。3-1煤层顶板遇水会出现泥化、离层现象，导致冒顶或网兜。

煤层底板为砂质粘土及粉砂岩。砂质粘土为第三系粘土层，遇水会导致底板泥化、底鼓，巷道巷帮片帮等现象。

井田地质构造相对复杂，水文地质条件简单，涌水量较小。井田内分布有三条较大的断层，把整个井田划分为三个不规则的条带，严重破坏了煤层的连续性，制约了煤层的布置和开采。

二、顶板松软原因分析及对策

1.地质构造分析

通过3107工作面井上、下对照图分析和对比后可知，工作面上方有沟壑分布。同时，经过野外勘察及测量，发现回风巷道布置在地面沟壑最低的地段。

上亿年前的地壳运动所形成地质构造，将浅部的裂隙经地面雨水冲刷形成沟壑。每年的雨水从高处流向低处，沿断层、裂隙不停地渗入地下，腐蚀了顶板岩层，破坏了其内部结构，致使破坏后的顶板结构变得松软，下伏的煤层氧化、变质并泥化。

3107工作面井上下对照图

2.地面勘探测量数据分析

深入分析地面勘察、测量后所填绘的地形地质图可知，现有回风巷道向前掘进约65m后，没有沟壑，且地表冲沟西高东低，即沟底在巷道后面。因此，回风巷道向前推进，将会离地面沟底标高越来越高（见3107工作面井上下对照图）。

3.井下钻探结果分析

山不拉煤矿掘进人员在煤层变软地段布置钻孔，分左、中、右3个方向，成扇形、水平布置3组钻孔，向前方进行钻探勘察。

钻孔在煤层氧化、渗水地段，起初难以钻探，总是堵孔，不能钻进。必须反复进、出，处理堵孔现象，最终用风、无水钻进。

钻探结果表明：在回风顺槽62m处，煤层穿过泥化地段。

4.井上、井下实测资料对比

（1）通过地面实测，上部地表沟底标高与井下工作面标高相差40~50m，煤层埋藏较浅，下伏3-1煤层易受地表雨水的侵蚀和影响。

（2）煤层顶板以砂质泥岩为主，通常情况下，它是较好的隔水层，上部雨水不易渗漏。但距离断层越近，裂隙越发育，顶板越松软，且泥化，即运输顺槽将比回风顺槽更加松软，且有泥化现象。这是因为断层是雨水下渗的根本原因和主要条件之一。之所以渗水，是由于断裂构造沟通了顶板与煤层直接的通道，长年累月的雨水侵蚀所致。

（3）地面65m走出冲沟，井下钻探62m穿过氧化、渗水煤层地段，二者地质资料基本相吻合。

综合以上三点分析结果表明，回风顺槽顶板松软，煤层氧化、泥化且渗水地段大约为62~65m。

山不拉煤矿掘进队最终决定通过顶板钻探疏放水、顶板超前撞楔、巷道架棚穿鞋等施工工艺强行通过该顶板松软、煤层泥化及渗水地段。

三、巷道支护方式及技术要求

1．断面的确定

3107掘进工作面断面，原尺寸为 4.2m× 2.6m，现改为3.8m×2.6m，作为回风巷，满足通风条件即可。

2.支护方式

在遇到顶板松软、渗水段后，改为工钢棚支护。

3．技术要求

工钢棚棚腿穿鞋0.4m×0.25m。工钢棚棚距0.6m。顶板条件特差时，可架设密集棚子支护。为防止巷道片帮、顶板掉渣、伤人，巷帮、巷顶应铺设金属网，且梁头、巷帮、巷顶要满钩满盘，须用板皮或木板背实、背牢，接实顶板。

此外，为了防止顶板垮落，给顶板支护增加困难，还应杜绝空顶作业。工钢棚支护完成后，应用1寸铁管削尖头部，向前撞楔，管长1.8m。撞楔铁管间距0.5m，顶板难以支护时，可缩小间距。先挖两帮，下好梁腿，然后再挖上部，尽快搭上梁，减少空顶时间，然后再清理煤渣。工钢棚之间需用铁拉杆连接，从而增加棚梁的稳定性和整体性。不间断施工作业，手拉手交接班，避免隐患。

巷道施工过程中，为了减少顶板渗水量，应从巷道的后面向顶部打钻孔提前疏放，避免因渗水破坏顶板并加快顶板的垮落。

同时，为了避免巷道烂泥影响底板稳固性和围岩的稳定性，对于渗入巷道的积水，应在巷道中部挖坑放入器皿，引水入内，及时排出。