人工假顶在掘进巷道过断层带中应用分析

吴三龙

（大同煤矿集团云冈矿，山西 大同 037000）

1 概 述

大同煤矿集团云冈矿311皮带巷位于井田12#煤层311盘区，用于12#层311盘区采掘工作面煤炭运输，巷道北部分别布置311轨道巷、511回风大巷，南部为实煤区。311皮带巷设计长度460m，巷道断面规格宽×高=4.5×2.8m，掘进工作面煤层平均厚度为1.8m，直接顶主要以炭质泥岩为主，平均厚度为4.09m。

根据云冈矿地测科提供资料显示，311皮带巷在掘进期间共揭露3条正断层，分别为F3、F7、F8，其中F3、F7断层平均落差为0.6m，倾角为70°；F8断层落差为1.1m，倾角为65°。由于F3、F7断层落差较小，巷道在过该断层时顶板破碎不是很严重，采用传统的锚杆、锚索支护即可。由于F8断层落差较大，巷道在过F8断层带时，顶板出现大面积破碎且伴随着局部冒顶现象，其中位于410m段冒顶最为严重，冒顶高度达1.8m，冒顶长度为3.9m，冒顶区域成半球形。对该冒顶区域采用传统的锚杆、锚索支护不仅施工难度大、而且支护效果差，很容易引发重大煤矿安全事故。对此云冈矿工程一队通过技术研究，决定对311皮带巷断层带冒顶区域采用施工人工假顶方法进行维护控制，力求保证311皮带巷安全顺利施工。

2 人工假顶施工方案

（1）311皮带巷顶板破碎冒顶区域，人工假顶主要由施工锚索吊棚、架设半圆木柱、注浆等施工工序组成。在施工人工假顶前应先确定施工地点顶板安全，并将施工材料预先码放在施工地点附近。

（2）首先施工锚索吊棚，每架锚索吊棚主要由三根长度为6.0m，Φ21.6mm预应力钢绞线和一根长度为4.2m工字钢梁（11#）组成，11#工字钢梁上焊制三个Φ24mm圆孔，圆孔间距为1.8m。

（3）第一架锚索吊棚施工在巷道进向距311皮带巷冒顶区域1.0m处，采用锚索钻机在施工巷道顶板进行钻孔，钻孔深度为5.6m，钻孔施工完后在钻孔内填装两支MSKC23/60型和一支MSK23/35型锚固剂，然后将锚索塞入钻孔内并采用钻机进行锚固，锚索锚固后外露端外露长度控制在0.5m。

（4）锚索锚固后进行吊挂11#工字钢梁，钢梁与锚索之间采用钢托板及锁具进行固定，钢梁固定后钢梁与顶板预留间隙为0.2m。

（5）第一架锚索吊棚施工完后开始施工第二架锚索吊棚，第二架锚索吊棚施工工艺与第一架相同，两架锚索吊棚之间间距为1.0m，依次类推直至过冒顶区域1.0m后停止施工锚索吊棚，共计施工6架锚索吊棚，如图1所示。

（6）待所有锚索吊棚施工完后在锚索吊棚上方依次铺设金属网、风带、道木、半圆木，道木长度为2.5m，半圆木长度为4.2m，Φ0.3m。道木平铺在锚索吊棚上方且与施工巷道平行，为了确保人工假顶稳定牢固，在道木上钻三个圆孔并采用铅丝穿过圆孔与锚索吊棚捆绑固定。

（7）第一层道木铺设完成后在道木上方铺设半圆木，半圆木垂直道木布置，半圆木与道木之间同样采用铅丝进行捆绑，半圆木铺设完后再铺设道木，依次类推直至道木或半圆木接冒顶区域顶板为止。

（8）当冒顶区域人工假顶架设完成后，为防止假顶间隙处集聚瓦斯，采用高压注浆泵向假顶间隙处填充罗克修膨胀剂，假顶施工完后定期对假顶变形情况及假顶附近瓦斯浓度进行检查。

图1 311皮带巷冒顶区域人工假顶施工平、剖面示意图

3 施工注意事项

（1）在施工锚索吊棚期间，锚索锚固力、拉拔力必须符合设计要求，锚索锚固时间不得低于3min，锚索锚固1h后方可安装工字钢梁。

（2）为确保人工假顶平稳，锚索施工完后在安装工字钢梁时应拉水平线，保证钢梁安装后两端处于同一水平面上，钢梁安装后应与巷道设计顶板预留0.2m，以便铺设道木。

（3）由于311皮带巷冒顶区域高度大，在施工人工假顶时需搭工作盘，工作盘应采用直径不低于300mm圆木搭设，严禁采用木板、油桶简易搭设，在工作盘上施工人工假顶期间应安排专人随时观察工作盘稳固情况。

（4）在冒顶区域内铺设道木、半圆木时，必须保证道木、半圆木两端顶住冒顶区域煤壁，同时相邻两层道木或半圆木必须采用铅丝捆绑牢固。

（5）在对假顶处间隙填充膨胀剂前应采用废旧风带对假顶两端与顶板空隙处进行封堵，防止在填充过程中膨胀剂溢流，造成假顶内间隙填充不完全。

（6）人工假顶施工完后，应定期对假顶下沉、变形情况进行观察、记录，发现人工假顶下沉量大必须及时采取措施进行维护，同时每班应安排专职的瓦检工对假顶处及其附近瓦斯浓度进行检查。

4 结语

311盘区311皮带巷断层破碎区域采用人工假顶的方法进行维护，有效解决了顶板破碎、冒顶高度大、支护困难、支护效果差等难题，提高了破碎顶板稳定性。311皮带巷破碎顶板施工人工假顶后，在后期三个月未发现人工假顶出现变形，巷道顶板未出现下沉现象，取得了较好成效，为其他采掘工作面过断层破碎带提供了借鉴。