联合支护技术在巷道矿压较大区域中的应用

童丹丹

（山西天成元矿山安全技术咨询有限公司，山西 太原 032001）

随着煤矿浅部资源的日渐枯竭，山西很多煤矿已向更深部的下组煤进行布置开采。但由于深部煤炭资源存在矿压增大的问题，围岩稳定性也更为复杂。调研发现，我国每年煤矿新增井下巷道近6 000 km，其中相当一部分巷道为软弱破碎围岩，而松软岩层相比硬质层更容易风化膨胀、发生变形，对井下支护方法、支护材料的选取提出更高的挑战[1-2]。同时也是顶底板事故的高发区域。因此如何有效加强软岩巷道得到支护工作、增强围岩稳定性是保障井下顶底板安全的重要工作[3]。

1 巷道围岩支护的意义

1.1 对矿井安全生产的重要价值

从保证矿井安全开采的角度出发，煤矿在投入正常生产后，如果巷道岩层较为软弱，将不利于巷道的整体支护与稳定性维护，无形中增加了开采难度和工作任务，缺乏良好维护的巷道会导致煤炭产量出现失调的现象。

1.2 对二次来压有保护作用

对巷道进行合理有效的顶板支护，可显著抵抗二次来压，对平衡围岩应力有积极的效果，从而降低巷道破坏所引发的危害。通常而言巷道施工后，围岩作用力如果超过其承压强度则会增加岩层松动的危险性，严重的会发生围岩变形，且该变形影响作用会不断扩散。另一方面，松动圈作用力大于支架应力的状况下，巷道还会产生程度各异的破坏现象。

1.3 对企业经济效益的积极影响

围岩支护不当会对井下安全埋下隐患，过高的一次性永久支护法则会提高吨煤成本。联合支护可以对巷道围岩进行快捷有效的防治，对煤矿节约生产成本有一定帮助。

2 工作面支护概况

义棠煤矿位于山西介休，目前已进入下组煤开采阶段，正在开采10 号煤层100506 工作面。该工作面埋深超过400 m，据资料显示，该煤层西翼轨道大巷测点XD25 至XD28 点之间的巷道高度较高，需采用人工假顶确保该段巷道行人安全，其中巷高5 m 以上巷道长超过100 m。由于巷道受地应力的影响，导致巷道移近并出现浆皮开裂的现象。同时人工假顶π 型梁出现折断和弯曲，造成100506 顺槽与下组煤西翼轨道大巷立体交叉处的风桥工字钢棚腿变形。因此需要制定合理的支护方式确保该段巷道围岩恢复稳定。

3 维护方案

3.1 联合支护

在巷道两帮增加锚索以加强巷道两帮的支护强度，锚索采用中号钢绞线向上倾斜补打，对巷道高于3.5 m 的区域，需在巷道两帮补打一排锚索，间距为1 500 mm；对巷道高于5 m 的区域，需在巷道两帮补打两排锚索，间排距为1 500 mm×1 600 mm；对巷道高于7 m 的区域，需在巷道两帮补打三排锚索，间排距为1 500 mm×1 800 mm，处理完毕后进行喷射混凝土。锚索托板采用M 型钢带，规格为GRT-M6，沿巷道走向方向且顺向连结，形成锚索连接梁，预应力≥130 kN，承载力大于等于400 kN，见图1。

图1 巷道两帮增加锚索维护示意图

3.2 巷道维护

对100506-12#顺槽与下组煤西翼轨道大巷立体交叉处的风桥段工字钢棚腿变形处，在风桥工字钢下支设单体液压支柱做临时支护，型号为DZ-42，然后撤出棚腿，向巷道深部扩掘500 mm，风桥前后多扩掘1 000 mm，扩掘长度为7 m，基础厚度为300 mm，绑好钢筋，横筋与纵筋间排距为400 mm×400 mm，内筋与外筋间距为400 mm，保护层厚度为50 mm，联系筋间排距为600 mm，支好模板，浇筑前预先埋锚索，然后进行浇筑，见图2。

图2 100506-12#顺槽与下组煤西翼轨道大巷立体交叉处巷帮维护支护图（mm）

3.3 支护效果

表1 为支护前后顶、底板和两帮塑性区破坏深度和位移情况的数据记录。可以发现巷道的形变情况有了极大的改善，位移量下降超过40%，塑性破坏区保持在支护前的20%～36%之间。

表1 不同工况下围岩的塑性区破坏深度和位移情况

4 支护技术措施

4.1 施工作业前

在进行巷道维护施工前，由技术人员利用班前会贯彻学习本安全技术措施，严格按照措施规定要求进行安排。作业前要仔细观察顶帮情况，做好敲帮问顶工作，对准备好喷浆设备、水泥、沙子、速凝剂以及各种工具、材料严加管理，保证所在工作区域安全后进行施工。

4.2 施工过程中

施工期间，必须安排专人观察巷帮围岩变化及支护情况，发现险情及时呼喊撤人，待顶帮垮落稳定后，重新进行“敲帮问顶”进行检查、加固，确保安全后再施工。在此过程中，主要管理人员要注意保管周围的电缆、风筒、设备，管线人员之间必须相互配合照应好，协调一致，做好自保互保工作。

4.3 爆破作业

严格执行“一炮三检制”和“三人连锁放炮”制，加强起爆前瓦斯检查，防止漏检，避免在瓦斯超限的情况下起爆；距工作面小于30 m 的拐弯巷拐弯后不得小于75 m；距工作面大于30 m 的拐弯巷拐弯后不得小于50 m。爆破时，要在所有能通往爆破地点的各通道距爆地点直线100 m 处站岗。班长要委派责任心强的人员站岗。巡岗人员要一一察看各站岗人员到位后，再通知爆破工起爆；爆破后，站岗人员要等巡岗人员通知撤岗时方可撤岗，站岗期间不得擅自离开岗位。

4.4 喷浆作业

喷射前，巷帮有活矸时，必须及时处理，然后进行喷浆作业。喷浆时，喷头尽量垂直岩面，喷头与岩面的距离保持在800～1 000 mm，喷浆过程中水压控制在0.3～0.4 MPa，风压控制在0.2～0.3 MPa，喷浆回弹率不得超过20%。施工完毕后需对施工地点的杂物进行清理，完成收尾工作。

5 结语

以“锚网索喷+混泥土喷射”为主的联合支护技术，可以对受地应力影响较大的巷道形成有效支撑，位移量的降幅超过40%，可有效避免人工假顶π 型梁出现折断和弯曲变形现象，从根本上保障了工作面的安全生产。