掘进巷道过煌斑岩施工工艺研究

王 涛

（大同煤矿集团虎龙沟煤矿，山西 怀仁 036000）

1 概况

大同煤矿集团虎龙沟煤矿21505巷位于井田东盘区，巷道设计长度1200m，设计断面规格为宽×高=4.5×3.5m。巷道掘进煤层为5#煤层，位于石炭二叠纪山西组下部，煤层厚度为0～5.10m，平均厚2.85m，含1～3层夹石。煤层直接顶主要以炭质泥岩为主，平均厚度为2.7m；基本顶主要以细砂岩为主，平均厚度为9.5m。

地测资料显示，21505巷掘进施工到145m时，预计揭露煌斑岩侵入区域。煌斑岩侵入呈条带式布置，影响巷道掘进长度达72m。由于煌斑岩以岩床形式侵入5#煤层，使其发生受热接触变质、硅化，破坏了煤层的原有厚度和结构，且煌斑岩厚度、层数变化大，增加了巷道掘进施工难度，并严重影响着后期盘区工作面的布置。

2 煌斑岩对煤层影响及实际揭露情况

2.1 对巷道掘进影响

（1）煌斑岩侵入体可以分成若干细小分支，夹于煤层中间，或呈孤立的不规则瘤状、串珠状等侵入煤层，使煤层出现分叉(或被吞蚀)，导致煤层夹矸增多，结构复杂，煤厚变薄，可采性变差。

（2）岩浆活动产生强大的推挤力，使煤层发生位移，使煤层局部增厚或煤层间距加大，破坏了煤层的稳定性。

（3）由于岩浆侵入煤层，导致本区煤层变质程度普遍提高。吞蚀作用使煤层残缺不全，高温烘烤产生的接触变质使得煤的炭含量和灰分增高，挥发分减小，煤的视密度和硬度加大，粘结性减弱，发热量降低。煌斑岩工作面增加了掘进施工困难程度。

2.2 21505巷煌斑岩实际揭露情况

（1）21505巷采用综合机械化掘进工艺，截至目前巷道已掘进163m，巷道掘进至147m处时在距底板0.8m处揭露一层煌斑岩，平均厚度为0.5m。

（2）当巷道掘进至155m处时，工作面揭露两层煌斑岩。第一层位于距底板0.8m处，厚度为0.4m，第二层位于顶板处，可见岩体厚度为0.8m。通过对顶板施工钻孔观察发现，嵌入顶部煌斑岩厚度为0.6m，且两层煌斑岩呈串珠状。

2.3 前期过煌斑岩施工效果分析

（1）巷道掘进期间直接采用掘进机过煌斑岩，巷道顶板采用锚杆、锚索进行支护。顶板每排布置5根锚杆，间距排距为1.0m，顶板每排布置3根锚索，间距为1.8m，排距为3.0m。

（2）由于煌斑岩普氏系数f=8.0，岩体硬度大，从155m处工作面煌斑岩平均厚度1.2m，若直接采用掘进机过煌斑岩，掘进效率低，且易造成掘进机截割部损坏。通过现场观察发现，147～163m段巷道平均掘进速度为4.2m/d，截割部损坏2次。

（3）第二层煌斑岩侵入工作面后，受煌斑岩侵入挤压作用，巷道顶板遗留顶煤厚度为0.9m，巷道掘进后顶板形成以煌斑岩（0.6m）、煤（0.9m）、炭质泥岩（2.7m）为主的复合顶板，采用单一锚杆、锚索支护时，在顶板往上1.2m处易出现离层现象，在巷道155～163m段出现严重下沉现象，最大下沉量达0.39m，部分锚杆出现支护失效现象。

3 过煌斑岩施工工艺及支护技术

3.1 过煌斑岩掘进工艺

为了保证巷道掘进效率，降低掘进机故障率，决定采用上分层松动爆破破岩、下分层掘进机掘进的施工工艺。

（1）21505巷掘进至163m处，在巷道顶板往下1.5m范围内施工两排松动爆破孔，炮孔深度为1.0m，间距为0.5m，排距为1.0m，每排施工5个钻孔，第一排钻孔施工在距顶板0.5m处。

（2）爆破钻孔施工完后，依次向钻孔内填装矿用乳化炸药、毫秒延期电雷管以及水炮泥，水炮泥封孔长度不得低于0.5m，每孔装药量不得超过300g。

（3）爆炮孔统一采用正向连续柱状装药方式，采用MFB-200型隔爆电容发爆器起爆，每次允许爆破钻孔数量不得超过3个，爆破时从下向上依次爆破。

（4）施工巷道上部煌斑岩爆破破岩后，及时清理工作面岩石，然后降低掘进机截割部对巷道下部煤岩进行掘进，掘进机每一循环掘进深度为1.5m，从而为下一循环爆破施工提供破岩空间。

3.2 支护工艺

为了保证施工巷道爆破过煌斑岩期间顶板稳定性，防止顶板冒顶事故发生，决定采用注浆、撞楔超前支护、架设钢棚等措施进行联合维护。

3.2.1 注浆支护

（1）注浆主要利用粘合剂对复合顶板进行进一步加固，提高复合顶板承载能力及整体稳定性。

（2）工作面共布置3个注浆孔，钻孔深度为5.0m，钻孔与顶板呈45°仰角布置，钻孔间距为1.5m，位于两帮钻孔与巷帮呈30°夹角布置。

（3）注浆液采用水玻璃与水泥混合比为0.6:1，并对混合液中添加速凝剂，速凝剂添加量为水泥质量的0.8%，浆液结石率为96%。采用专用注浆泵注浆时，注浆压力不得低于3.0MPa。

3.2.2 撞楔超前支护

（1）巷道爆破施工前，在设计顶板位置施工一排撞楔超前支护，对顶板进行超前支护作用，避免爆破施工后因复合顶板不稳定发生垮落事故。

（2）撞楔超前支护体主要由若干根长度为3.5m、直径为30mm的玻璃钢螺纹树脂锚杆组成，21505巷顶板每排布置6根树脂锚杆，间距为0.8m。

（3）在第一排撞楔超前支护全部施工完后，巷道方可掘进施工。巷道掘进后及时在撞楔超前支护下方施工钢带、锚杆、锚索。单巷道掘进2.0m后施工第二排撞楔超前支护，相邻两排撞楔超前支护交错距离为1.0m。

3.2.3 架设矩形钢棚

（1）巷道掘进后，在过煌斑岩处架设矩形工字钢棚，避免因顶板承载能力差，发生顶板断裂、破碎、垮落等事故。

（2）巷道从163m处开始架设工字钢棚，钢棚架设间距为1.0m，钢棚架设时确保顶梁与顶板接触严实，钢棚底座采用地锚进行固定，棚腿采用卡缆与巷帮锚杆进行固定。相邻两架钢棚架设完后采用两组拉杆进行连接。

（3）钢棚架设完后若发现顶梁、棚腿与顶板及巷帮接触不严实，出现间隙时，应及时采用背板对间隙处进行填塞。

4 结语

虎龙沟煤矿在21505巷过煌斑岩期间增加了爆破施工工艺，对爆破后顶板采取“注浆+撞楔超前支护+架设矩形钢棚”等联合措施进行维护，平均掘进量提高至8.4m/d，提高了过煌斑岩期间复合顶板稳定性。通过后期对顶板观察发现，顶板未发生严重破碎、冒落现象，顶板最大下沉量为0.11m，巷帮最大移近量为0.24m，取得了较好效果。