煤矿巷道安全掘进技术措施应用

刘瑞泽

（山西焦煤霍州煤电汾河公司回坡底煤矿， 山西 临汾 041699）

1 山西焦煤霍州煤汾河公司回坡底煤矿1121 系统巷概述

山西焦煤霍州煤汾河公司回坡底煤矿1121 系统巷总长度为296 m，巷道从东一采区皮带巷43 号点前96 m 处右帮开口，开口后以60°46′方位沿10 号煤底板掘进30 m（作为皮带机头硐室），而后右拐以 150°46′方位沿 10 号煤底板掘进施工10-1121 回风联巷A 段110 m，再右拐以240°46′方位施工10-1121 回风联巷B 段60 m（先10°上山掘进20 m 揭露K2 顶板，然后沿K2 顶板掘进40 m）与东一采区回风巷贯通。

1121 系统巷为矩形断面，断面规格为宽×高=4.5 m×3.0 m，巷道掘进的10 号煤层厚度为2.6 m，煤层内含1～2 层不稳定夹矸，普氏硬度0.9～1.1。10 号煤层直接顶为泥岩，平均厚度1.98 m；泥岩以上9 号煤层，平均厚度0.97 m，普氏硬度0.90～1.15；9 号煤层上部为K2 灰岩平均厚度8.90 m；10号煤层直接底为粉砂岩，平均厚度2.45 m，截止目前巷道已掘进120 m。

根据1121 巷作业规程地质资料显示，系统巷掘进至130 m 处揭露一条正断层，断层落差为2.2 m，倾角为52°，巷道掘进至112 m 处时进入该断层影响区，由于巷道前期掘进中安全管理不到位，导致巷道掘进至115～119 m 段顶板出现漏顶，漏顶深度达2.7 m，严重威胁着巷道安全快速掘进。

2 山西焦煤霍州煤汾河公司回坡底煤矿1121 系统巷道掘进工艺及优化

2.1 掘进工艺

1）1121 系统巷主要采取全断面爆破的方式掘进，爆破炮眼主要采用6 个1.8 m 深且与断面成75°的掏槽眼，12 个1.6 m 深且与断面成90°的辅助眼，24 个1.6 m 深且与断面成90°的周边眼。

2）掏槽孔单孔装药量为1.2 kg，辅助孔及周边孔单孔装药量为0.9 kg，总装药量为39.6 kg，如表1 所示；每个炮孔填装一支毫秒延期电雷管，并采用串联连接方式。

表1 1121 系统巷全断面爆破炮孔装药量汇总表

2.2 掘进工艺优化

为了提高巷道掘进效率，保证巷道掘进安全，决定采用分层松动爆破掘进工艺代替传统的全断面爆破工艺。

1）掘进工作面在推进至120 m 处采用分层松动爆破工艺来代替之前的全断面爆破工艺，根据地质资料显示，掘进高度为3.0 m，将巷道分为1.0 m 的上分层和2.0 m 的下分层进行分层爆破。

2）巷道下分层施工12 个深度为1.0 m 爆破孔并在每个爆破孔填装爆破药卷，爆破孔采用串联连接方式，每次同时起爆的爆破孔数量不超过5 个。

3）巷道下分层的爆破炸药起爆后产生的震动会将上分层的大部分煤块震落，若震动较大导致顶板出现垮落时可以采用风镐定对顶板进行修整，确保顶板的平整。

4）完成巷道上、下层的爆破后及时对顶板进行永久支护，支护完成后还对底板的矸石进行清理，进行下一个循环爆破作业，待掘进工作面全部通过断层后方可停止爆破[1-2]。

3 安全支护技术应用

过断层破碎带时传统锚杆（索）已经无法满足支护要求，巷道支护锚杆常常出现断裂及失效的情况，通过研究决定采用锚索梁对断层带破碎的区域进行支护，支护工艺为：

1）由 1 根 4.0 m 的工字钢及 3 根 8.3 m 的钢绞线组装成锚索梁，并在钢梁上施工3 个直径为22 mm 的圆孔，相邻圆孔的距离为1.8 m。

2）在巷道顶板每排施工3 个锚索支护孔，将锚索插入钻孔内并进行锚固，待锚索锚固完成后在锚索外露端安装工字钢梁，采用锁具进行紧固，锚索梁的安装方向与巷道两帮保持垂直。

3）相邻锚索梁的安装距离为1.0 m，若发现顶板由于漏顶导致锚索梁与顶板存在间隙时，可以通过在顶板间隙的位置铺设半圆木来对顶板进行支护。

4）由于断层破碎区顶板压力较大很容易造成锚索梁受力变形现象，因此当安装完成3 架纵向锚索梁后还需安装一根长为2.5 m 的横向锚索梁来固定3 架纵向锚索梁的两端，横向锚索梁采用2 根长3.5 m锚索进行锚固，如图1 所示。

5）巷道在通过断层带期间要安排专业的技术人员对监测锚索梁的变形情况，一旦发现锚索梁变形、脱落或移位时要及时安排人员进行处理。

6）掘进工作面通过断层带5 m 后停止施工锚索梁，所有锚索梁的安装作业均必须在永久支护下进行，严禁空顶作业[3-5]。

4 应用效果

山西焦煤霍州煤汾河公司回坡底煤矿对1121系统巷断层破碎区掘进工艺及支护工艺进行合理优化，通过实际应用效果来看，取得了显著应用成效：

图1 1121 系统巷断层破碎区锚索梁支护平面示意图（未标单位：mm）

1）1121 系统巷采用分层爆破掘进工艺后，缓解了之前全断面爆破导致的工作面顶板大面积破碎及垮落的现象，提高了断层带的掘进速度及安全性。

2）1121 系统巷断层破碎区顶板永久支护后，通过安装锚索梁支护弥补了传统支护失效的现象，大大提高了断层带顶板的稳定性，控制了顶板下沉、破碎现象，有效防止了顶板因支护强度不足，导致顶板发生冒漏事故。通过后期现场观察发现，采取锚索梁支护后巷道在过断层带期间，顶板未出现破碎、下沉等现象。