陷落柱构造带掘进支护方案的选择

崔安伟 朱海军

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿，山西 阳泉 045008）

1 概况

阳煤一矿位于山西省阳泉市，主采3#、12#、15#煤层，井田构造形态基本呈一单斜状，沿单斜走向和倾向均发育有次一级的较平缓的褶皱群和层间断裂构造，局部地段发育有陡倾挠曲，井田内陷落柱较发育，发现陷落柱381个，绝大部分为井下采掘工程所揭露，陷落柱成为影响开采的最主要地质因素。

目前，井田初期地质构造条件简单的采区已基本开采结束，生产、准备采区均已进入后期地质构造复杂区域，无碳柱、断层等发育相对密集。如何确定合理的过构造带支护形式，是影响矿井安全生产和快速掘进的关键因素。

2 支护方案对比分析

结合一矿的地质情况，通过对过构造带的三种支护方式进行分析、研究，确定符合实际情况的支护方法和支护方式。

2.1 全锚索+网+钢带和套棚联合支护

采用锚杆、锚索主动支护为主，有效控制巷道围岩。同时考虑到无碳柱上方围岩排列杂乱无章，需要对构造区进行套棚联合支护。两种支护方式相互补充，如图1所示。

图1 全锚索+网+钢带和套棚联合支护示意图

优点：支护方式以主动支护为主，被动支护为辅，支护方式相互补充，支护双保险。

缺点：主动、被动双重支护工程量大，套棚支护工艺繁琐，工程量大，需要专业施工队伍施工，易造成同一作业地点两支队组交叉作业，增加生产安全隐患。

2.2 全锚索+网+钢带和无腿棚联合支护

支护方法以全锚索支护为主，同时用50°斜角锚索悬吊Ф22木梁形成无腿棚支护结构。

巷道围岩冒落方式，一般表现为巷道正上方顶板的拱形冒落。若出现较大范围围岩冒落，会造成锚固端结构失稳，锚索支护失效。而采用斜角锚索悬吊Ф22木梁形成无腿棚支护结构，悬吊锚索锚固段处在冒落范围外，不易造成锚固端结构失稳、锚索失效，从而有效发挥无腿棚的辅助支护作用，如图2所示。

图2 全锚索+网+钢带和无腿棚联合支护示意图（mm）

优点：以无腿棚支护结构代替传统套棚支护，套棚作业不用支设棚腿，改用锚索悬吊，提高了木棚支护强度，简化了套棚工艺和工序，提高了施工机械化程度，降低了部分施工劳动强度，提高了施工效率。

缺点：简化了部分套棚支护工序，上梁勾顶工程量仍较大，仍存在多队组交叉作业。

2.3 全锚索+网+钢带和5m槽钢托梁联合支护

进一步优化支护设计，采用全锚索+补强锚索+信号柱的联合支护方式，即：（1）采用Ф21.6×7.2m主锚索+钢带+金属网进行全断面支护；（2）在巷道中间布置2趟5m长3眼槽钢+Ф21.6×9.2m锚索，进行支护补强；（3）在构造段钢带下每隔3m支设一根木柱作为信号柱，以便观察巷道来压和变形情况。如图3所示。

图3 全锚索+网+钢带和5m槽钢托梁联合支护示意图

优点：

（1）支护工艺统一，施工简单。巷道主支护和补强支护均采用锚索支护，锚索支护队组人员施工娴熟，有利于安全、高效掘进。

（2）补强锚索与巷道成50°夹角，锚固段进入冒落拱外基岩内，当陷落柱发生冒落时，由于锚固段始终处于稳定的基岩内，能够有效地控制顶板变形和冒落。

（3）掘进效率大大提高。采用锚索+支棚的支护工艺，队组一班仅能施工0.8m，采用该工艺后可施工1.6m，掘进效率增加了一倍。

3 结语

通过摸索实践和现场应用，确定了适应本矿过构造带掘进支护方法，不仅过构造期间生产效率提高了一倍，而且解决了传统套棚作业工序复杂、劳动效率低、劳动强度高等问题，对阳泉矿区过构造带的支护方式选择具有借鉴作用。