煤矿巷道掘进施工与支护技术探讨

【摘 要】文章结合22114运巷工作面的地质构造情况，详细分析了巷道掘进施工的主要参数设计与补强支护技术的应用，提高了巷道掘进技术在煤矿施工作业中的作用与意义。

【关键词】巷道掘进；掘进施工；支护技术

采煤掘进技术在实际施工过程当中应当以煤矿施工实际情况为出发点，依托于先进的科学技术手段与管理方式，不断完善与创新快速掘进施工技术，本文结合煤矿具体地质情况，对巷道进行补强支护技术开展研究，对巷道掘进和支护创新具有重要的作用。

1.巷道支护原理与卸压增阻弱结构补强支护技术

某煤矿设计生产能力150万t/a，属煤与瓦斯突出矿井，“三软”煤层，煤尘具有爆炸性，煤层易燃氧化。矿井存在瓦斯、火灾、煤尘、水、顶板等重大危害，是国家重点监控的矿井之一。

卸压增阻弱结构补强支护技术是指在巷道掘进前，以卸压增阻为目的实施钻孔卸压和煤层注水，以提高自身粘结力和煤体内摩擦阻力来改善煤体自身条件，以控制巷道围岩中关键点为核心，以支护好弱结构面为目的，利用锚杆与桁架锚索控制两帮和顶板的新型支护技术，进而实现巷道弱结构面的均匀化和支护的体系化，以达到预期支护效果。其中弱结构面是指巷道掘出后由节理、层理、裂隙切割成的众多面积相当的基本结构面。

2.卸压增阻弱结构补强支护技术的应用

2.1　煤层地质构造情况

22114工作面煤层基本为单斜煤层，该区域煤层受到F1-2断层组及其派生构造的挤压、推覆与叠加，煤层构造破坏很严重，多成粉沫状、鳞片状，属典型的构造煤，同时又为煤与瓦斯突出煤层。煤层顶底板沿走向、倾向起伏较大，个别地段煤层底板有突然隆起现象，但煤层底板基本呈西高东低之势。煤层倾角为15°～35°，沿走向向西煤层倾角逐渐增大。

工作面南部和东段350m布置在F1-2断层组构造影响带内，地质构造复杂。该区域煤层顶底板起伏变化大，局部地段底板有突然隆起、下扎现象，煤层松软，对巷道掘进影响较大。

煤层由于受F1-2断层组的影响，小断层（切层断层和顺煤层断层）、小褶皱特别发育，煤层厚度变化较大。煤层总厚度6～26.5m；有益厚度8～22m；可采厚度6～18m，平均厚度12m。煤层结构复杂，夹矸3～7层，厚度0.3～2.5m，沿走向向东夹矸层数逐渐增多、厚度逐渐增厚。22114切眼巷道断面为圆角矩形。掘进断面S＝22.26m2，净断面S＝20.96m2，掘宽7.7m，净宽7.5m，掘高2.9m，净高2.8m。

2.2　卸压增阻参数设计

卸压增阻是根据现场掘进过程中的煤层情况，提前释放煤体中的CH4及构造应力，以增加巷道断面内及顶部煤体自身粘结性和承载强度为目的，按照超前钻孔的释放半径和卸压范围科学地设计释放钻孔，根据注水渗透半径和温润煤体的时间间隔，合理设计注水钻孔的参数，且循环有序，以达到预期效果。

卸压释放孔直径为95mm、深度8.0m，方位同巷道走向、倾角为＋10°～＋15°，在巷道断面内均匀布置，每班错位交替施工，以达到全断面均匀释放的效果。注水增阻钻孔直径为45mm、深度8.0m，沿巷道走向以孔口3.0m外到达巷道顶部为基准，在断面内左、中、右交替按上下两排布置，两排钻孔距顶板以下分别为1.0m　和1.5m、倾角为15°和19°。注水封孔器深入孔口1.0～1.5m，以满足有效封孔和循环进度后可拆下重复使用的要求。采用FKQ-2×0.5专用注水封孔器，静水压＞2MPa，封孔器长度0.5m，并安装专用高压水表对注水压力及流量进行统计观测，及时调整注水参数。

2.3　弱结构补强双支护参数设计

根据现场条件，按照巷道变形控制效果好、安全可靠和易于施工的原则，确定巷道支护方式，如图1所示。

巷道断面为圆角矩形，净宽7.5m，净高3.0m。顶部采用Φ17.8mm×4300mm高强度低松弛预应力钢绞线，间排距700mm×800mm；配套200mm×200mm×80mm木托板、10mm×150mm×150mm碟形托板、半球垫、专用锁具，采用K2360、Z2360树脂锚固剂各1支加长锚固。帮部采用Φ20×2000mm等强度螺纹钢锚杆，间排距700mm×800mm；配套200mm×200mm×60mm木托板、10mm×150mm×150mm碟形托板、半球垫、减摩垫、M22×25加厚螺母，采用Z2360树脂锚固剂2支加长锚固。桁架锚索采用Φ17.8×9000mm高强度低松弛预应力钢绞线，配套200mm×200mm×80mm木托板、Ｕ25×1800mm型钢、专用锁具，采用K2360、Z2360树脂锚固剂1支和2支加长锚固。铺设850mm×9000mm的菱形金属网，网孔30mm×30mm，且网后加铺纤维布。

2.4　大倾角煤壁控制参数设计

若遇到掘进工作面倾角大，煤层松软破碎，难以控制煤帮垮帮时，采用在工作面端面巷道顶部以下0.5m和腰线范围内，沿走向打一排孔口间距1.0～1.5m、孔深9m左右的注浆锚索孔，打注Φ17.8×9000mm的锚索，控制煤帮片帮冒顶。随着掘进的推进逐段推移张拉锚索，使托板始终紧贴煤壁，控制煤帮。循环交替施工锚索，防止煤壁超前垮帮。

2.5　围岩变形及支护质量监测

组织监测人员在22114工作面切眼开口向上10m处安装一台顶板离层仪，记录顶板变形数据，定期进行统计。每50m设一个观测站，观察记录两帮巷道收敛变形及顶部下沉量。并注明观测位置，对观测资料整理，进行巷道变形、支护强度分析，根据情况调整支护参数。

每隔5d对巷道锚杆进行巡检，对顶板、两帮失效的锚杆及时补打，对托板松动的及时紧固，对局部片帮或小范围的漏顶及时背紧。检查顶板、两帮失效的锚杆，托板是否松动，锚杆间排距是否过大，杆体外露长度和安装角度是否合乎设计要求，统计锚杆安装质量的合格率和优良率。

3.结语

综上可知，卸压增阻弱结构补强技术的应用，一方面为区域解突抽采掘接替和顺利安装支架创造了条件；另一方面为一次成巷加强了顶板控制，降低了巷道支护和维护成本。