掘进巷道高冒区安全支护技术应用

李 伟

（晋能控股煤业集团朔州朔煤王坪煤业有限公司，山西 朔州 036000）

1 8309 工艺巷概况

晋能控股煤业集团朔州朔煤王坪煤业有限公司8309 工艺巷井下位置位于303 盘区的西北部，工作面北部为已掘进完毕的5309 巷，南部为已掘进完毕的2309 巷，东部为303 盘区皮轨合一巷、回风巷，西部为已完成掘进的8309 切眼。

303 盘区8309 工艺巷设计长度2333.92 m，巷道掘进煤层为5 号煤层，煤层平缓，煤质松软。煤层厚度为3.7～8.3 m，平均煤厚为6.0 m，含2～4 层夹矸，总计夹矸厚度为0.86～0.98 m，夹矸岩性多为泥岩、碳质泥岩和砂质页岩，为稳定可采煤层，结构较简单，属于石炭系上统太原组[1-2]。煤层自然倾角为0°～6°，平均为3°。煤层顶底板岩性如表1 所示。

表1 8309 工艺巷掘进的5 号煤层顶底板岩性

8309 工艺巷掘进至475～519 m 段共计揭露4 条逆断层，断层平均落差为1.2 m，断层从5309 巷斜交穿过巷道，受断层影响8309 采空区侧巷帮垮落严重，巷道掘进至475 m 后进向左帮垮落严重，最大片帮长度为18 m，片帮深度为1.7 m，造成8309 工艺巷与8309 采空区保安煤柱宽度减小至9.8 m，煤柱支撑强度降低，当巷道掘进至487 m 处顶板出现冒漏，冒漏高度为1.7 m，沿巷道走向冒漏长度为3.2 m，沿两帮冒漏宽度为2.4 m，冒漏区及片帮区支护难度大，围岩控制困难，严重制约着巷道安全快速掘进。

2 巷帮支护技术

2.1 L 型钢棚支护

1）原支护设计中巷帮与顶板之间肩角煤柱无任何支护措施，在集中应力作用下三角煤柱很容易出现剥离破坏作用，三角煤柱垮落严重，破坏了顶板承载梁结构，导致顶板出现跨距，严重时出现顶板垮落；所以决定应力区巷帮施工L 型钢棚支护。

2）L 型钢棚支护排距为2.0 m，施工在相邻2 排锚杆之间，L 型钢棚采用L 型模具一次性浇筑而成，钢棚横截面成JW型，钢棚短边安装在顶板上，长度为1.0 m，长边安装在巷帮上长度为1.5 m；钢棚上共计布置3 个锚索孔，长短边各布置一个孔，拐角处布置一个孔。

3）L 型钢棚施工工序如下：L 型钢棚采用3 根锚索进行固定，锚索长度为4.3 m、直径为21.8 mm，顶板及帮部锚索垂直岩面布置，拐角处锚索以45°仰角布置；L 型钢棚两侧焊接连接耳，每侧一组，每组2 个，钢棚安装后采用长度为2.0 m 的连接杆进行固定连接。

2.2 穿帮锚索施工

1）穿帮锚索长度为4.0 m、直径为17.8 mm，每片施工4 根，锚索布置间距为1.0 m，穿帮锚索施工在巷道进行左帮上，距设计左帮轮廓线0.3 m 处，穿帮锚索采用加长锚固方式，锚固长度不得低于1.5 m。

2）穿帮锚索施工完成后巷道在掘进过程中采用W钢带、帮锚杆将其固定在巷帮上，W型钢带长度为2.5m、宽度为0.25 m，布置排距为1.0 m。

3 冒漏顶板支护技术

顶板冒顶后有以下几个特征：一是冒顶区岩体平整性差、岩体间胶结摩擦阻力小；二是冒顶范围大且成牵引附近围岩随之冒漏；三是冒顶区围岩裂隙发育密度高，支护难度大等。所以通过研究决定，对冒漏区顶板先采取注浆锚索进行加固控制，人后对高冒区采用人工假顶进行填充，最后采用组合锚索对围岩进行锁口施工。

3.1 注浆锚索支护

1）注浆锚索主要是施工在冒漏区前后3.0 m 范围内，以及高冒区顶板上，注浆锚索主要有一根长度为8.3 m、直径为30 mm 的锚索以及注浆软管、止浆塞、托盘等部分组成。

2）注浆材料采用水泥与水玻璃混合的无机注浆液，水泥与水玻璃质量比为1∶0.8，为了提高注浆材料凝固效果及缩短凝固时间，对注浆材料添加水泥配量4%的速凝剂。

3.2 人工假顶施工

1）首先在假顶区前后1.0 m 范围内施工4 架锚索吊棚，锚索吊棚与巷道走向垂直布置，布置间距为1.0 m，锚索吊棚由一根工字钢梁和2 根锚索组成；锚索吊棚施工后保证钢梁在同一水平面上，且距巷道顶板间距为0.2 m。

2）锚索吊棚施工完后采用5 根长度为4.5 m 圆钢将钢棚进行穿拉固定，防止施工人工假顶时出现晃动，吊棚固定后在其上方铺设钢筋网，每片钢筋网长度为2.0 m，钢筋网采用直径为6 mm 圆钢编制而成，钢筋网上方铺设风筒布。

3）钢筋网及风筒布铺设完成后在其上覆架设道木，道木成“井”字型布置，道木铺设后必须与冒漏区接顶，最后采用张拉机具对每架锚索吊棚预紧。

3.3 组合锚索锁口

1）人工假顶施工完后巷道在掘进前5.0 m 范围内采用组合锚索锁口，防止冒漏区裂隙向巷道掘进方向延伸，组合锚索主要由组合托板、锚索、锁具等部分组成，每组3 根锚索，锚索长度为8.3 m、直径为21.8 mm。

2）每排布置2 组组合锚索，组合锚索布置间距为2.0 m、布置排距为2.0 m，第一组组合锚索距冒漏区边缘0.5 m。

4 实际应用效果分析

4.1 控制顶板冒漏及片帮现象

8309 工艺巷巷帮及顶板冒漏区采取联合支护技术后，巷道在后期掘进过程中通过现场观察发现，应力区巷帮片帮现象得到了明显控制，片帮长度由原来的18 m 减小至0.7 m，片帮深度由原来的1.7 m 减小至0.5 m，冒漏区顶板冒漏范围未见扩大。

4.2 减小了围岩变形量

巷道过应力区期间对巷道顶板安装一台离层仪及两帮位移监测仪，通过18 d 现场观察发现，巷道左右帮移近量基本相同，在0～8 d 范围内两帮移近量呈直线上升，在8～14 d 范围内两帮移近量逐渐减小，14 d后趋于稳定，两帮移近量在0.16 m 左右。

巷道冒漏区顶板采取联合支护技术后，在0～10 d范围顶板蠕动变形量大，在10 d 后变形量逐渐减小，16 d 后顶板不再下沉，顶板最大下沉量为0.19 m，如图1 所示。

5 结语

通过对8309 工艺巷集中应力区顶板及两帮片帮现象，提出了联合支护技术后，通过现场应用效果来看，解决了应力区围岩裂隙破碎，造成围岩支护难度大、效果差等技术难题，起到了预期支护效果，保障了巷道安全快速掘进，取得了显著应用成效。