煤矿大断面巷道过风氧化带的支护技术

吕栋林

(同煤集团技师学院，山西 大同 037003)

0 引言

风氧化作用导致煤岩层裂隙发育、增加了煤岩体孔隙率，提高了煤岩导水能力。如果采掘空间与风氧化煤岩之间导通，顶板水会从联通的通道内流入采掘空间。煤岩层裂隙的进一步发育也会破坏顶板整体性，严重影响采掘工作的安全稳定。因此，有必要研究巷道过风氧化带技术。

在采矿理论中，由于厚含水松散层下、风氧化带煤层水文地质条件较差，顶板管理难度大，开采存在较大安全隐患，一直被看作煤炭开采的禁区。近年来，由于煤炭开采技术水平的不断提高和支护设备性能的不断改进，含水松散层下风氧化带煤层的小范围开采取得了较好的效果。

1 过风氧化带的支护技术

风氧化带对掘进过程中顶板管理影响最为严重，因此掘进工作面过风氧化带的核心问题是顶板管理和控制，为解决风氧化带对掘进工作的影响，保证掘进工作面安全高效的生产，同煤集团根据现场实际条件，不断进行现场试验，总结出一套切实可行的组合支护技术。

1.1 组合支护技术

组合支护技术是指先预支护后永久支护，先利用预支护形成受控面，控制住前方待掘顶板，然后再进行掘进的支护技术。

超前锚杆，临时支护：掘进前要进行临时支护，在迎头两棚中间以15°～25°的仰角打超前锚杆，锚杆间距大约为200～400 mm，使超前锚杆形成受控面，对顶板进行有效控制，确保掘进时的顶板安全。

短掘短架，缩小棚距：在掘进过程中，通过一掘一锹一架不断循环的办法，缩短循环进尺，缩短控顶距离，减少空顶时间。对顶板起到更好的控制，以防顶板冒落事故。

多种方式，联合支护：巷道进行正常探放水之后，要在掘进前注加固剂。根据现场环境，注加固剂的角度一般与巷道水平呈15°～30°的夹角，眼深为2.5～3 m，眼距为300～500 mm。每两棚要注一次加固剂，每注一次加固剂要打眼15个左右，每孔注100～150 kg加固剂。注加固剂时一般有充填型和加固型2种，适用于不同的顶板条件。充填型可以用在较空的顶板条件，例如当打眼的时候，钎杆突然被吸，前进无阻力时。加固型则用于破碎但没有空洞的顶板条件下，例如当打眼的时候，钎杆阻力没有变化时。另外，对巷道支护可以采取多种不同办法联合使用。

1.2 支护要求

锚：锚顶采用“锚杆+锚索+钢带+金属网”的联合支护方式。在进行锚杆支护的基础上，根据顶板实体部分厚度的不同选择不同长度的锚索。如顶板实体部分比较厚时，可以选择7.3 m的长锚索，顶板实体部分比较薄时，可以选择5 m与13.3 m的锚索结合(五花眼布置)使用。通过这种长短结合的方式，再配合钢带和金属网，提高顶板控制能力。

架：采用联合方式进行锚顶之后，再套U型钢棚。架U型钢棚的时候必须保证棚腿落到实底，如果不能落到实底，则要求“穿木鞋”。对于巷道帮和肩窝部分，则要用半圆木、背板、木楔和巷道腰紧背实。

联锁：在施工过程中，巷道每前进4～6 m的距离就要对所架U型棚加固，加固通过“钢管+板卡”进行联锁。联锁要求紧固有效、逐棚进行，巷道顶部两道、两帮各一道，不能少联或者漏联。

喷：是指整体加固巷道。巷道施工每完成20～40 m的距离要喷浆一次。喷浆分为2步，先进行初喷，之后再永久喷。喷浆过程中，喷浆的厚度以及质量必须符合规定，而且喷浆后巷道表面要保持平整光滑，确保良好的支护效果。

2 过风氧化带技术及技术经济分析

2.1 大断面巷道过风氧化带技术

当施工大断面巷道遇到风氧化带时，可采用先施工导硐后刷扩的方式。施工导硐采用组合支护技术，在刷扩时利用导硐的揭露作用，提前在风氧化带注浆加固，然后大棚替小棚的作业方式，从而实现大断面巷道安全过风氧化带。

2.2 技术经济分析

采用组合支护技术后，在施工过程中，连续2次顺利通过风氧化带，显现了较好的安全经济效益。

保证了施工安全：采用该施工技术后，施工过程中没有发生过冒、掉顶事故，确保了施工的正规循环作业，保障了安全，为该巷道的后续施工奠定了安全基础。

缩短了施工工期：采用该施工技术后，施工过程中没有因为顶板垮落而影响正常的掘进，没有出现因漏顶影响工期，为后续巷道的施工节省了工期。

节约了成本：应用该技术前，在过风氧化带施工过程中，顶板经常冒落，造成大量人力、物力的损失。采用该施工技术后，巷道掘进顺利，节约了施工成本。

3 结语

实践证明，大断面巷道过风氧化带可采用先组合支护施工导硐、后注浆替棚刷扩的技术，在整个风氧化带内施工过程中杜绝了冒落情况，具有良好的济效益和社会效益，对同类型顶板巷道掘进具有借鉴意义。