漳村煤矿2802运巷过陷落柱支护技术实践

岳学功

(潞安环能股份公司 漳村煤矿，山西 长治 046032)

煤矿掘进过程中会遇到各种地质构造，陷落柱就是其中典型的一类地质构造[1-3]。掘进过程中一般选择直接推过，以降低成本。但陷落柱由于其特殊性，导致煤巷掘进过程中遇到不同岩性的地质体和破碎带[4-6]，给巷道支护带来了诸多安全隐患，如何安全、高效、快速的掘进和保障巷道稳定是煤矿掘进过程中亟需解决的难题。

1 工程概况

漳村煤矿2802运巷作为2802工作面的运输巷，巷道设计为矩形断面：宽×高=5.4 m×3.8 m，采用锚网支护。掘进时利用EBZ-260型综掘机施工。施工时以方位角270°，沿煤层底板布置，巷道整体为下山7～9°掘进。

根据三维地震勘探报告显示，2802运巷存在一地质异常体，掘进至394.5 m时，由地测部门组织在2802运巷迎头进行了打钻探测，探测成果显示2802运巷前方约33 m处存在异常，钻孔在该处均遇岩，所有钻孔均无出水现象。经过进一步钻探验证，判定该地质异常体为一陷落柱，陷落柱平面形态近似椭圆形，长轴长约64 m，长轴走向51°14′，短轴长约55 m。如图1所示。

图1 陷落柱平面

巷道掘进至425.4 m时，揭露该陷落柱，经现场观测，柱体岩性不一，排列紊乱，岩性以细粒至粗粒砂岩和泥岩为主，局部泥岩受挤压呈泥状，内含黄铁矿结晶体，泥质胶结，胶结程度较好，陷落柱柱体及煤岩交界面不含水。

2 巷道支护设计

由于2802运巷断面大，陷落柱为泥质胶结，胶结程度好，且陷落柱柱体及煤岩交界面不含水，为确保巷道安全掘进，最终确定采用锚网支护配合U29拱架联合支护[7-10]。陷落柱范围前后各3 m由矩形断面变更为半圆拱形断面。

2.1 锚网支护设计

巷道顶、帮均采用500号螺纹钢锚杆支护，锚杆规格为：D22 mm-M24 mm-2 400 mm，间排距为800 mm×1 000 mm，垂直岩面打设；采用一支K2335和一支Z2306型树脂药卷加长锚固；顶钢带规格为：D14 mm-80 mm-800 mm-5 100 mm-7，帮钢带规格为：D14 mm-80 mm-800 mm-3500mm-5；顶、帮网采用40 mm×40 mm网格金属网，顶网规格为：5 800 mm×1 100 mm，帮网规格为：3 600 mm×1 100 mm；顶部采用“3-2-3”形式锚索补强，“3”为巷中及分别距巷中两侧1 400 mm处各布置一根、“2”为隔排分别距巷中700 mm各布置一根，锚索为D22 mm-7 300 mm的1×19股高强度低松弛预应力钢绞线，垂直顶板打设，采用一支K2335和两支Z2360型树脂药卷锚固。支护示意如图2。

图2 锚网支护断面(mm)

2.2 U29拱架支护设计

巷道锚网(索)支护完成后，滞后不大于工作面10 m距离及时套架U29拱架。U29拱架规格为：拱架半径2 600 mm、净宽5 200 mm，直腿长度1 200 mm，净高3 700 mm，柱窝深度100 mm，棚距1 000 mm。

U29拱架由4节拱节组成，拱腿与拱节、拱节与拱节之间搭接长度450 mm，搭接处用三道卡缆固定，中卡用特制的8号槽钢拉杆固定连接，拉杆长度820 mm，全断面铺设钢筋网(1 060 mm×300 mm)及编制布，并用刹杆、道木绞紧背实。第一架及最后一架采用打设帮锚杆方式固定护腿。如图3。

图3 U29拱架支护断面(mm)

3 施工工艺

3.1 工艺流程

检查工作面支护情况—掘进机割岩出渣—临时支护—锚网棚支护—U29拱架套架—下一个循环。

3.2 施工顺序

1) 掘进施工。由于陷落柱围岩岩性强度低，为保证巷道成型，提高施工效率，采用EBZ260型掘进机作业，施工时，先按设计断面尺寸截割成半圆拱形断面，出渣后退机2～3 m，搭设作业平台，上好临时支护。

2) 锚网支护。锚网支护前，用专用工具对围岩敲帮问顶，找掉活矸。支护时，严格按照支护设计进行锚杆(索)打设。顶、帮锚杆孔深均为(2 300±30)mm，预紧力矩400～550 N·m。顶锚索孔深为(7 100±30)mm，锚固力为300 kN。铺联网必须紧贴岩面，前后排网片对接，用16号铅丝双丝双扣，孔孔相连，环环相扣。

3) U29拱架支护。①开始用风镐、洋镐凿两帮柱窝，控制好棚距，将柱窝凿至设计深度；②立拱前可预先将两侧拱腿与拱节按号码组装好，搭接长度450 mm，并用特制上、中、下卡缆紧固牢固，卡缆预紧力矩达到200 N·m；③多人将两侧的拱架立起，控制好中间搭接部分(450 mm±30 mm)，将卡缆预紧力紧固至200 N·m，然后将帮顶槽钢拉杆上好。

4) 拱立好后，校正好中线，两侧同时由下自上将钢网上起，壁后要用袋装煤、道木或刹杆充填密实，每片钢网间要用网丝双丝双扣联好(以压住网丝尾部为准)，壁后的编织袋与刹杆要铺平上平直，拱顶要封严，钢网要平直。

5) 清理现场，进行下个循环。

4 安全技术措施

1) 工作面施工时，必须认真做好敲帮问顶，使用好临时支护设施。

2) 施工时，如煤墙松软有明显节理变化时，应放慢掘进机截割速度及控制进刀深度。

3) 过陷落柱前由相关部门测定岩石硬度参数，严禁掘进机截割岩石硬度大于60 MPa的岩石。

4) 掘进施工期间必须严密监视工作面岩体、瓦斯、出水等变化情况，如有异常，必须停止掘进并及时汇报、处理。

5) 施工期间若出现锚杆(索)预紧力、涨拉力不达设计要求的及时补打锚杆(索)，并缩小U29拱架与锚网滞后距离。

5 结 语

通过35d的正规有序施工，2802运巷顺利安全通过该陷落柱。在施工过程中未出现异常现象，本施工设计为达到安全通过陷落柱的施工要求，利用综掘机割煤出渣，采用锚网支护配合U29拱架联合支护安全快速通过陷落柱，为过地质构造积累了实践经验，取得了一定的安全与经济效益。