掘进工作面过顶板破碎区联合支护技术

2020-04-18王雨豪

煤 2020年4期

关键词：正断层槽钢采区

王雨豪

(潞安集团司马煤业公司，山西长治 047105)

1 工程概况

司马煤矿1209工作面回风巷位于1209工作面东部，东临1208回采工作面，西临1209高抽巷，南连1209工作面切眼，北连二采区集中胶带巷(里段)，长度1 072 m。

2018年4月初，矿方按照采掘衔接安排开始掘进1209回风巷。此时，1208回采工作面推进到距停采线约150 m处(距二采区集中胶带巷(里段)约210 m)。

工作面布置情况见图1。

图1 工作面布置示意

1209回风巷沿3号煤层底板掘进，采用矩形断面，规格为5 m(宽)×3.5 m(高)。煤层直接顶为深灰色砂质泥岩，厚度约5.13 m；老顶为灰-深灰色细粒砂岩，厚度约8.78 m；直接底为深灰色炭质泥岩，厚度约2.20 m；老底为深灰色粉砂岩，厚度约2.22 m。围岩情况较为稳定。

1209回风巷掘进过程中共穿过4条正断层，从北向南依次为F33正断层、F64正断层、F65正断层、F54正断层。F33正断层距二采区集中胶带巷(里段)330 m，倾角45°，落差3 m；F64正断层距二采区集中胶带巷(里段)434 m，倾角80°，落差1.8 m；F65正断层距二采区集中胶带巷(里段)476 m，倾角62°，落差1.8 m；F54正断层距二采区集中胶带巷(里段)487 m，倾角45°，落差2.5 m。

2 施工技术方案

针对1209回风巷在施工过程中所面临的特殊情况，通过分析研究，最终确定将1209回风巷掘进工作面分为正常区域(南半部，长度550 m)和顶板破碎区域(北半部，长度522 m)，分别制定了不同的支护技术方案。

2.1 正常区域段支护方案

参照邻近工作面的支护参数，对正常区域段进行了支护。

1) 顶板支护。每排采用MSGLW-500/22 mm×2 400 mm的高强度螺纹钢锚杆6根，间排距为900 mm×900 mm，所有锚杆配套使用1010尼龙阻尼垫圈及球型垫，树脂锚固剂加长锚固，每根锚杆采用MS(CKb+Z)2360、MSZ2360树脂锚固剂各1支，铺设金属网和D16 mm圆钢焊制的钢筋梯子梁，锚杆的预紧力矩不小于300 N·m，且不大于360 N·m，锚杆锚固力不得小于100 kN。垂直巷道走向打设槽钢锚索加强支护，锚索规格为SKL22-1/1 770 mm-7 300 mm，间排距为1 800 mm×1 800 mm，采用2 500 mm的16号槽钢为托梁，锁具与槽钢托梁间垫片规格为120 mm×150 mm×20 mm，锚固剂为1支MS(CKb+Z)2360、2支MSZ2360，锚索预紧力不得小于200 kN，为弥补锚索预紧力损失，按照不低于设计预紧力30%(即260 kN)的超张拉比例进行超张拉。

2) 两帮支护。帮部采用MSGLW-500/22 mm×2 000 mm的高强度螺纹钢锚杆，每排布置4根，间排距为900 mm×900 mm，所有锚杆配套使用1010尼龙阻尼垫圈及球型垫，树脂锚固剂端部锚固，每根锚杆采用1支MSZ2360树脂锚固剂，两帮均铺设双向式拉伸塑料网和D14 mm圆钢焊制的钢筋梯子梁，锚杆的预紧力矩不小于300 N·m，且不大于360 N·m，锚杆锚固力不得小于100 kN。靠1208运巷侧巷帮打设两根单体锚索，锚索规格为SKL22-1/1 770 mm-4 300 mm，间排距为1 600 mm×1 800 mm，配套使用300 mm×300 mm×16 mm的拱形钢托盘，拱高不得小于60 mm，配套使用1支MS(CKb+Z)2360、2支MSZ2360锚固剂，锚索预紧力不得小于200 kN，为弥补锚索预紧力损失，按照不低于设计预紧力30%(即260 kN)的超张拉比例进行超张拉。支护示意见图2。

图2 正常区域段支护断面(mm)

2.2 顶板破碎区域段支护方案

经过技术对比结合经验数据，通过顶板破碎区域期间，采用以下方式加强支护：①在原有巷道支护基础上，采用锚网、槽钢锚索加密的支护方式；②进入顶板破碎区域后，槽钢锚索打设方式变更为排排槽钢；③视现场情况，平行于巷道走向打设顺巷槽钢锚索；④巷道顶板破碎导致顶锚杆预紧力无法达到设计值时，在锚杆附近补打4.3 m单体锚索，对巷道进行加强支护；⑤巷道压力显现明显，巷道顶帮破碎，导致部分锚杆失效等现象时(根据现场评估而定)，在原有支护基础上，架设π型钢梁棚进行被动支护；⑥受F33、F64、F54、F65断层等地质条件的影响，巷道顶板破碎导致顶板控制困难时，在断层前后10 m范围内采取超前预注浆、后支护的方式进行掘进以增加巷道的稳固能力，提高巷道承压强度，对松软破碎围岩进行加固；⑦在采取注浆控制顶板同时，根据现场情况，酌情进行密集穿管作业，加强巷道顶板控制。

具体参数如下：①锚杆打设排距由900 mm缩小至800 mm，槽钢锚索打设排距由1 800 mm缩小至800 mm，其余支护参数不变；②打设顺巷槽钢锚索时，平行于巷道走向，距巷帮500 mm，顺巷打设；③架设π型钢梁棚时垂直巷道走向，施工采用“一梁二柱”方式，棚距为800 mm，棚腿距梁端为113 mm，采用长度为4 800 mm的7号π型钢，单体柱型号为DW35-250/110X；④在迎面墙顶角处根据巷道坡度水平打设D42 mm的钻孔，间距300 mm，深度3 000 mm，共打设17个，打设完毕后，将钢管插入钻孔内，钢管采用33 mm无缝钢管，长度3 000 mm。

支护示意见图3，密集穿管示意见图4。