2106巷过老空巷支护工艺优化

2018-12-05张雁

山东煤炭科技 2018年6期

张雁

（大同煤矿集团雁崖煤业公司，山西大同 037003）

1 工程概况

大同煤矿集团雁崖煤业公司位于大同南郊区西南12km，现开采二水平14-2层412盘区，盘区内回采14-2煤层厚度为3.5m，属侏罗纪煤层。2106巷位于盘区西翼，巷道设计长度为1200m，断面规格为宽×高=4×3.1m，巷道从盘区皮带巷开口施工并沿14-2煤层顶底板掘进，初步支护设计采用锚杆、锚索联合支护。2106巷顶板存在一层伪顶，主要以砂质泥岩为主，平均厚度为0.5m，随采随落；直接顶主要以中、细粒砂岩为主，厚度为7.8m，该岩石层脆性大。通过对2106巷探放发现2106巷施工至540m处将遇一条老空巷，该老空巷为原小煤窑3107巷，3107巷与14-2煤层成45°夹角延伸，如图1所示，3107巷断面规格为宽×高=3.0×2.0m。当2106巷施工至520m处巷道顶板出现破碎，甚至出现顶板局部冒顶现象。

图1 2106巷与老空巷空间布置剖面图

2 原支护设计存在的问题

2.1 2106巷原支护设计

2106巷原支护设计中，顶板采用锚杆、锚索、钢带联合支护，顶板锚杆采用长度为1.8m，Ф18mm螺纹钢锚杆，锚索采用长度为5.3m，Ф17.8mm预应力钢绞线，钢带长度为3.8m，宽度为150mm。每根钢带穿插四根单锚杆，锚杆间距为1.2m，排距为1.0m，顶板锚索每排施工两根，间距为1.8m，排距为3.0m。锚杆配套一支型号为MSZ23/60树脂药，锚索配套一支型号为MSZ23/60和一支型号为MSZ23/35树脂药。

2.2 原支护过老空巷时存在的问题

（1）2106巷在掘进时顶板存在一层伪顶，伴随着回采压力的影响，该岩石层出现破碎、局部冒顶现象，而原支护设计中顶板锚杆长度为1.8m，锚固段处于伪顶与直接顶之间的不稳定区域，特别是在过老空巷前5m开始顶板压力加大，顶板锚杆支护效果不佳。

（2）由于3107巷以45°夹角从14-2煤层顶板向下延伸，而3107巷宽度为3.0m，高度为2.0m，所以2106巷在揭露老空巷后顶板暴露空顶长度2.8m、宽度3.0m，无法施工锚杆、锚索支护，同时3107巷废弃时间长，巷道顶板及巷帮变形严重，在老空巷无支护下掘进危险系数大。

（3）3107巷一段为下山段，一段为平巷段，平巷段距14-2煤层顶板间距为4m，当2106巷过老空巷后继续掘进时，前4m施工巷道顶板三角煤柱，如果采用长度为1.8m锚杆无法施工，顶板难以预留。而原支护设计中顶板采用长度为5.3m锚索，在3107巷平巷段下方掘进2106巷时采用5.3m锚索无法施工。

3 2106巷过老空巷支护工艺优化设计

3.1 架设工字钢棚

（1）2106巷在揭露老空巷前5m处开始架设工字钢棚，钢棚间距为1.0m，钢棚主要由棚腿、横梁、纵梁以及底座组成。

（2）架设钢棚前，首先在支设棚腿位置进行起底，起底宽度为0.3m，深度为0.2m，起底后将棚腿埋入坑内并采用混凝土浇筑。

（3）待底座处浇筑完全凝固后，依次安装棚腿及横梁，棚腿与横梁及底座之间采用卡缆进行连接，棚腿高度为3.0m，第一架钢棚架设完后开始架设第二架钢棚，相邻两架钢棚之间架设四根长度为1.2m纵梁且纵梁紧贴顶板，如图2所示。

图2 2106巷架设钢棚及施工人工假顶断面图

3.2 施工人工假顶

（1）当施工巷道揭露老空巷后，在其下方架设两架钢棚然后依次在其上方铺设半圆木和道木，半圆木和道木成“井”字型布置。

（2）2106巷顶板架设完半圆木后，采用注浆泵对假顶处注射高水速凝固化充填材料，待高水材料完全膨胀凝固后2106巷方可继续掘进。

3.3 近距离煤层注浆及施工加长锚杆支护

（1）为确保2106巷过老空巷后4.0m范围内顶板三角煤柱安全稳定，决定对三角煤柱采用注浆维护。对三角煤柱施工注浆钻孔，然后采用注浆泵对其注射马丽散凝固液，待浆液完全凝固后再继续掘进，同时在三角煤柱下方继续架设工字钢棚。

（2）当2106巷揭露老空巷且掘进4.0m后，施工巷道与3107巷平巷段间距为4.0m，属近距离煤层掘进，掘进时顶板施工加长锚杆，锚杆长度为3.5m，每排施工5根，锚杆间距为0.9m，排距为1.0m，顶板钢带采用长度为3.8m高强度“JW”型钢带，钢带宽度为0.28m，顶板锚索采用长度为8.3m，Ф21.6mm预应力钢绞线，将锚索顶端直接锚固在3107巷顶板上方稳定岩石层中，顶板永久支护施工完后继续架设工字钢棚。