工作面运输巷过采空区巷道安全支护技术

工作面运输巷过采空区巷道安全支护技术

钟超

陕西彬长文家坡矿业有限公司陕西咸阳713500

摘要：本文针对工作面运输巷在掘进施工过程中，巷道将遇到采空区、区域内顶板冒落。为确保施工安全，加强巷道顶板的支护。对矿井工作面围岩具体的地质情况进行了分析，确定了在不同情况下的巷道支护形式和参数。经过现场矿压观测，能够有效控制工作面围岩顶板和两帮支护效果显著，能保证矿井安全高效生产。

关键词：工作面运输巷；采空区；安全生产

1工程地质

某矿工作面运输巷所采煤层属于下二叠统山西组下部的3#煤层，煤层赋存稳定，结构较为简单。在下部有一薄层泥岩夹矸，厚0～0.34m。煤层平均厚度4.93m，煤层厚度变化系数为11.07％。工作面埋深为453～551m，煤层伪顶为黑色泥岩，厚为0.1～1.0m；直接顶为灰黑色泥岩，局部含炭质，厚约2.2m；老顶为浅灰色中粒泥岩，石英成分为主，常泥岩条带或薄层，厚约15m；直接底为灰黑色泥岩，局部含炭质，厚约1.2m；老底为深灰色砂质泥岩，中夹砂岩和泥岩薄层，平均厚度约8.85m。

工作面运输巷长约1800m，在主井东南布置巷道，东面为保安煤柱，采空区（无积水）；南面为保安煤柱，矿界外为公共煤田疑似有小窑破坏区（无积水），西面为采区皮带巷，北面为6015进风顺槽。在遇小窑破坏区时对巷道掘进有影响。由于煤层倾角较小，工作面运输巷设计断面近似为矩形，净断面尺寸为3.8m×2.6m。

2工作面运输巷围岩变形破坏原因分析

（1）巷道围岩周围应力复杂。

在工作面运输巷掘进过程中会遇到断层、过采空区巷道影响，巷道围岩周边应力叠加。巷道顶板和两帮变形比较严重[1]。

（2）围岩软弱，岩性较差。

胶带沿煤层底板掘进，顶板为煤层，底板为泥岩和砂质泥岩围岩软弱，巷道周围围岩岩性比较差，巷道掘进容易从弹性变成塑性破坏。

（3）采动影响巷道。

工作面运输巷的东部为正在回采的工作面，属采动影响巷道，必须加强对工作面运输巷的支护，补打锚杆锚索进行加固支护。

（4）巷道支护参数不合理，锚杆支护强度不达标。

工作面运输巷目前采用锚网索支护，但是锚杆、锚索间排距布置不合理，锚杆预紧力不达标，应该用扭矩放大扳手进行扭矩放大。对工作面运输巷顶板和两帮破碎段进行锚索加强支护，缩短锚索间排距，控制工作面运输巷破碎段围岩进一步裂隙发育[2]。

3工作面运输巷过采空区段锚杆、锚索支护方案

顶板确定布置5根锚杆，锚杆间距850mm；最外侧两根锚杆分别距离巷道两帮200mm；巷道两帮各布置4根锚杆，间距为800mm，最上部和最下部两根锚杆距离顶和底均为100mm，锚杆排距确定为800mm。其中具体支护参数为：

顶板锚杆：使用左旋螺纹钢高强锚杆规格为Ø20mm×2400mm，匹配规格150mm×150mm×10mm高强螺母与高强拱形托盘。打钻时候孔直径为28mm，树脂药卷规格为Z2360各2卷，巷道顶板配以金属网与钢筋梯子梁来进行辅助支护，其巷道顶部梯子梁有效长度是3800mm，规格Ø12~16mm的钢筋自行加工；巷道顶板金属网型号是4000mm×900mm使用菱形网来匹配，相邻之间网搭接大约100mm，用铁丝进行联结[4]。施工时候锚杆预紧力矩要确保不少于200N•m。

顶板锚索：确定用Ø15.24mm，长6.3m的1×7股的高强锚索，锚索间距900mm，锚索一排布置3根，排距1.0m。施工时候锚索用型号一支K2335，2支型号Z23603树脂药卷来进行锚固剂锚固，药卷理论锚固长度是1.45m，在锚索锚固端1.4m地方加挡圈，锚索托盘匹配300mm×300mm×12mm的高强平托盘，施工时候锚索预紧力应≥200kN。

两帮锚杆：煤柱侧帮确定用左旋螺纹钢高强锚杆，锚杆钢材屈服强度不少于335MPa，锚杆型号是Ф20mm×2000mm；锚杆角度布置成顶角向顶倾斜15º左右，底角处锚杆向底倾斜10º左右，其它锚杆均垂直两帮布置。打钻时候孔直径是28mm，每孔2支树脂锚固剂，规格为Z2360[5]。梯子梁采用Ø10～12mm的钢筋自行制作（梯子梁钢筋比顶板稍细），长度为2600mm，两端封闭；巷道两帮金属网型号确定为2600mm×900mm用加工成的菱形网，相邻网之间搭接大约100mm，用铁丝来进行连结。煤柱侧锚杆预紧力矩应大于250N•m。

支护全部通过采空区后，需采用U型钢棚在巷内进行二次加强支护，实现主动支护与被动支护同时作用，确保采空区内布置的巷道顶板的稳定和安全。U型钢棚棚距不大于600mm。为保证U型钢拱顶能够尽量与巷道顶板接触紧密，建议采用三心拱顶。U型钢拱顶上方需用水泥背板或木背板背实，防止漏风；U型钢棚之间需用角钢或者钢筋拉杆相互连接，防止顶板来压时钢棚倾倒[3]。

4巷道过采空区防止顶板事故安全措施

（1）巷道过采空区段，要“敲帮问顶”及时处理掉活矸危岩，确保巷道安全防止片石伤人事故。

（2）当巷道顶板比较破碎情况下，要进行超前支护。

（3）揭空后要及时找掉活矸危岩，安设超前支护或喷浆护顶临时护顶，护顶浆厚度不低于50mm，严禁空顶作业，确保作业人员在临时支护下作业。

（4）如果顶板冒落矸石充满整个巷道，为了防止在出矸的过程中防止矸石滚落，要先对作业地点前2～3m范围内巷道进行超前支护。在出矸的过程中遇到大块矸石的时候，施工人员要利用风镐、洋镐、大锤方法进行出矸，最后进行架设U型钢支架。

（5）减少循环进度，每循环进度不超过1.2m，架棚支护时，每循环进度不超过0.6m，掘一棚支护一棚，严禁空顶作业。

（6）为了避免冒顶事故的发生，永久支护要紧跟工作面，不留空顶距。

5结论

通过对工作面运输巷过采空区巷道进行合理的支护设计和进行道过采空区防止顶板事故措施管理，过采空段巷道围岩冒落得到有效控制，保证了矿井工作面的生产安全，为类似情况的矿井安全生产提供了指导意见。

参考文献：

[1]焦海军.峪煌煤业二采区运输巷过采空区技术探讨[J].江西煤炭科技，2018（03）：175-177.

[2]张辉，王克伟，郭强.采空区下破碎围岩巷道施工及控制技术[J].能源技术与管理，2016，41（06）：68-70.

[3]赵吉玉，吴士良，王辉.采空区下动压巷道顶板结构及运动分析[J].煤炭技术，2016，35（06）：45-47.

作者简介：

钟超（1977-），男，汉族，陕西合阳县，本科，单位：现陕西彬长文家坡矿业公司综采队。