回风顺槽底鼓治理技术应用

2018-12-01李超

江西煤炭科技 2018年4期

李超

（山西新元煤炭有限责任公司，山西阳泉 045400）

1 概述

山西新元煤炭有限责任公司3207回风顺槽位于井田一水平二采区，北邻西回风巷、西辅运巷、西胶带巷、北西回风；西部、南部未布置巷道；东为3206工作面（已形成回采系统）。巷道设计长度为2178 m，为矩形断面，断面为宽×高=4.5 m×3.5 m，巷道沿3#煤层顶底板掘进，煤层平均厚度为3.5 m，平均倾角为5°。煤层无伪顶，直接顶以砂质泥岩为主，平均厚度为2.4 m，基本顶以粗砂岩为主，平均厚度为8.7 m，基本底以炭质泥岩为主，平均厚度为1.5 m，巷道采用综合机械化掘进工艺，截至目前巷道已掘进790 m。

根据新元矿地测科提供掘进巷道地质资料显示，巷道掘进至750m处揭露一条逆断层F2，断层落差为1.8m，倾角为45°，受构造应力影响过F2断层期间顶板出现破碎、局部冒顶现象。随着巷道不断开拓延伸，巷道两帮对底板压力加大，而3207回风顺槽直接底炭质泥岩的岩石普氏系数f＜3.0，巷道从732m处开始出现底鼓现象，底鼓长度达40 m，732～740 m底鼓量达0.24m，740～760m底鼓量达0.57m，760～772m底鼓量达0.33 m，且随着巷道延伸底鼓量逐渐变大。巷道断面变小，且顶板最大下沉量达0.47 m，严重威胁着巷道安全施工。

2 底鼓治理技术措施研究

为了减少施工巷道底鼓量，保证巷道安全施工，新元矿通过技术分析决定对3207回风顺槽底鼓地段采取起底浇筑、安装“L”梁、施工“T”型支护以及架设钢棚等联合方法进行治理。

2.1 起底浇筑

（1）首先在底鼓地段采用松动爆破法进行起底，起底规格为长×宽×深=40 m×5.0m×1.5 m，起底后确保底板平整。

（2）起底后对巷道两帮进行扩帮，扩帮高度为0.5m，扩帮深度为0.25 m，扩帮后及时在扩帮位置施工一排单锚杆。

（3）待起底扩帮施工完成后对起底处采用混凝土浇筑，混凝土配比为水泥：砂子：石子=1∶2∶2，浇筑厚度为0.5 m，浇筑后确保浇筑面平整。

2.2 施工“T”型支护

（1）“T”型支护主要由一根长度为0.5 m，宽度为0.12m槽钢，以及一根长度为1.0 m，直径为22 mm左旋螺纹钢锚杆组成；槽钢中部焊制一个孔径为25 mm圆孔。

（2）首先采用YT-28型风动钻机在底鼓起底浇筑面上施工“T”型支护钻孔，钻孔深度为1.0 m，钻孔直径为28mm，垂直巷道每排施工5个支护钻孔，钻孔间距为1.0m，钻孔排距为1.5 m。

（3）钻孔施工完后依次填装锚固剂及“T”型支护，每个钻孔填装一支型号为MSK23/60型锚固剂，并进行锚固，“T”型支护锚固后采用钢方垫及螺母将槽钢与浇筑面预紧，预紧力不得低于200 N.m。

2.3 安装“L”型钢梁

（1）“L”型钢梁短边长度为1.5 m，长边长度为2.5m，短边上焊制2个圆孔，长边上焊制3个圆孔，圆孔直径为25mm，间距为1.0 m。

（2）在相邻两排“T”型支护之间施工2根“L”型钢梁，其中钢梁短边紧贴巷帮，长边紧贴浇筑面。

（3）“L”型钢梁稳固后长边采用3根长度为1.2 m，直径为20 mm反麻花锚杆将其与浇筑面锚固，每根锚杆配套一支MSKC23/35型锚固剂。

（4）“L”型钢梁短边采用两根长度为2.0 m，直径为22 mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆与巷帮锚固，每根锚杆配套两支锚杆剂。“L”型钢梁安装后继续进行浇筑施工，浇筑后确保浇筑面与设计巷道底板平整，见图1。

图1 3207回风顺槽底鼓段联合治理技术措施施工断面

2.4 架设工字钢棚

（1）为了降低巷道两帮煤柱支撑作用力，新元矿决定在底鼓段浇筑后架设11#工字钢棚，钢棚间距为1.0m，钢棚架设高度为3.5 m。

（2）首先在巷帮底板处安装钢棚底座，并采用2根地锚将底座与底板浇筑面锚固，底座安装后分别将四节长度为2.0 m棚腿对接安装，棚腿与棚腿之间采用卡缆进行固定，棚腿施工完后在棚腿与巷帮之间施工两根锚杆并采用卡缆将其与巷帮固定。

（3）钢棚棚腿安装固定后将长度为4.2 m顶梁与棚腿采用卡缆固定预紧，并在顶板与破碎顶板之间间隙处填塞水泥背板；待所有钢棚架设完后在相邻两架钢棚之间采用两组连接杆进行固定。

3 应用效果分析

新元矿对3207回风顺槽底鼓地段采取起底浇筑、安装“L”梁、施工“T”型支护以及架设钢棚等联合方法进行治理，取得了很好的应用效果。

由于直接底为软岩，巷道围岩应力增大时底板软岩无法起到相应支撑作用，通过起底浇筑形成人工坚固直接底，并施工“T”型支护将人工直接底与老底进行串联锚固，使得直接底与老底共同承受围岩应力，避免底鼓现象。

通过安装“L”型钢梁进一步提高了底板支撑作用，同时将“L”型钢梁与巷道两帮进行固定并浇筑，有效降低了巷道两帮在支撑作用力下出现变形、片帮现象。

通过架设11#工字钢梁可有效避免了在应力作用下，顶板出现下沉、破碎现象，同时架设工作钢棚可减少巷帮煤柱支撑作用，提高巷道成型率，降低了巷帮支撑力对软岩底板破碎作用。

3207回风顺槽底鼓段治理后通过3个月观察发现：巷道在742～747 m未出现严重底鼓现象，最大底鼓量仅为0.11m；由于在747～753 m之间构造应力最大，底鼓现象相对明显，底鼓量达0.21 m，但底板未出现变形、断裂现象；在754～772 m之间未发生底鼓现象；同时对顶板及巷帮观察发现，采取联合治理措施有效控制了顶板下沉和巷道变形。