钢针支护在掘进巷道破碎顶板中应用

贾 凯

（大同煤矿集团挖金湾虎龙沟煤业有限公司，山西 怀仁 036000）

1 概况

大同煤矿集团挖金湾虎龙沟煤业有限公司51505巷位于井田东盘区，工作面东部为实煤区，南部与盘区东轨道大巷相接，西部邻近81503工作面采空区，北部邻近塔山煤矿二盘区。

51505巷设计长度为1505m，巷道设计断面为宽×高=5.0×4.0m。巷道掘进煤层为3～5#煤层，平均厚度为12.73m，煤层内含对层夹矸，夹矸总厚度2.78m，其中第一层夹矸位于4.0m处，夹矸厚度为1.5m，51505巷掘进时以该层岩石为顶板掘进。顶底板岩性如表1所示。

巷道掘进期间顶板采用锚杆、锚索、钢带联合支护。巷道每掘进1.0m顶板布置一根钢带、5根锚杆，锚杆与钢带配套使用，钢带长度为4.8m，锚杆长度为2.5m，间距为1.2m。巷道每掘进3.0m顶板布置一排单锚索，锚索间距为2.0m，长度为5.3m。51505巷采用掘进机掘进，掘进至870m处揭露一条正断层F5，断层落差为1.8m，倾角为50°。受构造应力影响，在850～890m段巷道顶板承载能力低，工作面永久支护施工前顶板严重破碎，采用传统锚杆支护无法对巷道掘进后进行超前维护。

表1 51505巷顶底板岩性特征表

2 钢针超前支护应用

为了解决巷道掘进因永久支护不及时，出现顶板破碎、冒顶现象的技术难题，虎龙沟煤矿通过技术研究，决定在巷道850～890m段掘进时采用钢针超前支护。

2.1 钢针超前支护原理

巷道掘进施工前，选取一定数量、规格、质量钢针如加长锚杆、中空圆钢等，密集施工在巷道设计顶板位置，使钢针在未掘进煤体内形成假顶，利用钢针稳固顶板破碎煤层，对破碎顶板起到超前支护作用。待钢针固定在巷道顶板上方以后，割下煤岩够循环进尺时，直接在钢针下方打顶板钢带及相应的锚杆、锚索支护，从而有效固定破碎巷道顶板，保证巷道按照设计高度正常掘进。

2.2 施工工艺

（1）51505巷掘进至850m处时，采用锚杆钻机（MYT-125/400型液压锚杆钻机）在巷道迎头设计顶板位置施工一排支护钻孔，共计16个，钻孔深度为2.5m，间距为0.3m，钻孔与工作面垂直布置。

（2）工作面超前支护钻孔施工完后，对每个钻孔内依次填装锚固剂及钢针。锚固剂型号为一支MSKC23/35型，一支MSK23/60型；钢针采用长度为2.5m、直径为30mm中空钢管。如图1所示。

（3）待顶板钢针注入锚固稳定以后，开始在有钢针支护的情况下进行巷道的切割掘进作业。当巷道掘进达到循环进尺以后，在钢针外漏部分按照循环进尺布置顶板钢带。钢带上支护按照现场实际煤岩体情况确定。

2.3 钢针支护优点

（1）钢针支护施工工艺简单，施工劳动强度小，而且成本费用低，实用性强，可用于不同复杂地质条件的采掘工作面破碎顶板中，支护效果好。

（2）51505巷顶板钢针工艺施工后，有效解决了维护破碎的顶板安全问题，加固了煤岩体自稳能力，确保每循环掘进进尺的顺利进行，防止顶板冒顶事故的发生。

（3）钢针支护对巷帮起到一定的固定作用，确保顶板煤岩体不至于对巷帮造成过大的压力。

图1 51505巷破碎顶板钢针支护平、剖面示意图

3 结束语

大同煤矿集团虎龙沟煤矿51505巷在850～890m断层带掘进时，采用钢针超前支护顶板。破碎顶板得到有效控制，未出现严重冒顶现象，掘进速度提高至6.2m/d，增加了掘进作业安全系数。