急倾斜“三软”突出煤层煤岩巷交岔口顶板支护技术研究

张浩乙++周鸽

摘 要：李子垭南二井属煤与瓦斯突出矿井，开采煤层倾角达49°，为急倾斜煤层，岩巷与煤巷交岔口的较多且跨度较大，长期以来给矿安全管理工作带来了巨大的压力，通过对巷道掘进岔口支护工艺及支护方式等开展技术攻关，确保了岔口顶板得到有效控制，同时减少了施工环节，降低了职工劳动强度，保障了职工作业安全，同时也为矿井的安全发展打下了坚实的基础，积累了经验。

关键词：急倾斜 三软 突出 岔口 顶板 支护。

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（a）-0032-02

李子垭南二井核定生产能力30万吨/年，绝对瓦斯涌出量25.21m3/min、相对瓦斯涌出量36.52m3/t，属煤与瓦斯突出矿井。矿井位于龙王洞背斜东翼，属于单斜构造、单一煤层，煤层厚度1.47m～3.60m，平均厚度2.38m，煤层倾角为43°～83°，平均49°。受煤层倾角、厚度、支护工艺、煤层松软、岔口跨度大等综合因素影响，矿井岩巷与煤巷交岔口顶板支护困难，同时，类似条件下无可借鉴的经验，岔口顶板支护效果差，对矿井的安全生产影响较大。为此，急倾斜煤层煤岩巷交岔口顶板的控制为迫在眉睫的一大研究课题。

1 基本概况

1.1 巷道位置关系及用途

3103回风巷中部运输石门西与+405m南底板抽采巷相连，东与3103回风巷相连，主要用于3103回风巷掘进期间材料运输；3103回风巷中部回风石门北与31采区专用回风二段相连，南与3103回风巷相连，主要用于3103回风巷掘进期间回风，3103回风巷为3103工作面回风巷，主要用于3103工作面材料运输和回风。

1.2 巷道断面及支护方式

3103回风巷设计断面形状为异形，巷道下端宽度为4200mm，巷道高度为3900mm，高帮及煤层采取金属架料支护，顶板及矮帮采取锚网+锚杆+锚索支护；3103回风巷中部运输石门设计断面形状为三心拱形，巷道宽度为3600mm，巷道高度为3100mm，灰岩段采取喷射混凝土支护，软岩段采取锚网+锚杆喷射混凝土支护；3103回风巷中部运输石门设计断面形状为三心拱形，巷道宽度为3200mm，巷道高度为3000mm，灰岩段采取喷射混凝土支护，软岩段采取锚网+锚杆喷射混凝土支护。

1.3 施工工艺

3103回风巷为沿空巷道，采用综掘机掘进，胶带输送机连续运输出矸，3103回风巷中部运输石门和3103回风中部回风石门采取爆破掘进，耙斗装岩机配合矿车及胶带输送机出矸。

2 研究思路

一是调整巷道施工顺序，降低煤岩巷岔口处瓦斯动力对巷道围岩的影响；二是根据交岔口岩石变化情况合理调整爆破施工的装药量及施工工艺，降低爆破对交岔口巷道围岩的震动影响；三是对交岔口顶板进行超前支护，防止交岔口顶板出现空顶和垮冒；四是优化交岔口支护方式，缩短支护施工时间。通过以上几种措施，确保急倾斜三软煤层交岔口顶板得到快速有效控制。

3 实施方案

3.1 合理调整巷道施工顺序

先掘进3103回风巷，使3103回风巷掘进碛头超前3103回风巷与3103回风巷中部回风石门和3103回风巷中部运输石门交岔口，以此方式来释放交岔口处煤层瓦斯含量，卸载瓦斯压力。

3.2 调整施工工艺及装药量

3103回风巷掘进至3103回风巷中部回风石门与3103回风巷岔口时，使用综掘机掘进代替爆破掘进将3103回风巷中部回风石门开口段掘进掘进一定距离（具体可根据巷道与巷道的夹角大小及掘进机可掘进的范围而定），以此方式避免爆破开口掘进产生的强大震动给顶板及围岩造成破坏；另外在两个石门掘进掘进只靠近煤层底板时，根据现场岩层硬度系数及巷道顶板距离煤层法线的距离逐渐减少爆破装药量，以此降低爆破震动强度，减少围岩印象范围。

3.3 施工超前管棚支护顶板

3103回风巷中部回风石门开口前及3103回风巷中部运输石门掘进至距贯穿3103回风巷5m前，在3103回风巷施工超前管棚对贯穿巷道交岔口贯穿点顶板进行超前支护，超前管棚按5°仰角施工在两个石门之上，垂直3103回风巷走向方向，管棚使用40mm钢管施工，钢管间距200mm，长度6000mm，使管棚外端搭接在3103回风巷架料加固锚梁上，里端进入石门顶板岩层中。

3.4 优化交岔口支护方式

一是提前在3103回风巷与3103回风巷中部回风石门及3103回风巷中部运输石门岔口处的高帮和顶板施工锚梁进行加固，高帮锚梁采用11号矿用工字钢加工，锚梁上以1500mm间距施工φ12.54×7300mm锚索，对高帮架料进行加固；同时使用W型钢带配合φ12.54×7300mm锚索对顶板进行加固；二是掘进岔口期间顶板临时支护直接使用单体液压支柱配合W型钢带、锚网进行，锚网和钢带固定后直接施工锚杆、锚索形成锚网+锚杆+W型钢带+锚索联合正式支护，确保支护紧贴巷道，锚杆、锚索均交错布置在W型钢带上，锚杆采用φ20×2000mm全螺纹树脂锚杆，锚索采用φ12.54×7300mm锚索，锚杆、锚索间距800mm，W型鋼带间距800mm。三是掘进岔口期间及时对岔口段进行喷射混凝土，确保锚网全部封闭严实，达到封闭支护效果。

4 实施效果

通过合理调整施工顺序及施工工艺，有效的降低了巷道围岩的影响程度，利用超前管棚及优化支护方式，有效地缩短了支护时间和支撑力对顶板的反复作用的影响，保证了巷道交岔口顶板得到有效控制。

5 结语

目前国内开采的大部分煤层均为近水平和倾斜煤层，在煤岩巷交岔口处齐顶板多为完整岩层，支护难度相对较小，但由于南二井特殊的“三软”（顶板软、煤层软、底板软）煤层赋存情况及瓦斯灾害情况，煤巷与岩巷巷道交岔口掘进期间极易发生大型冒顶事故，为此研究急倾斜“三软”突出煤层煤岩巷道交岔口支护技术，对于南二井安全发展、采掘接替及后期可持续发展至关重要，通过以上的技术研究应用，目前煤岩巷交岔口顶板得到了有效的控制，相信随着后期技术攻关的不断深入，煤岩巷交岔口的施工进度及效果会更进一步提高。

参考文献

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