大断面煤巷过陷落柱支护技术实践
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摘 要：文章介绍了阳煤集团一矿在遇到陷落柱构造后采取的锚网支护技术及实践，通过与原支护工艺和方式的对比，表现出了施工工艺简单、掘进效率显著提高、安全性有保障等优点，对煤巷过此类构造提供了安全有效的支护经验。
关键词：煤巷；陷落柱；支护
引言
阳煤集团一矿是一座年产750万t的大型现代化矿井，随着开拓延伸和开采深度的增加，也不断的进入到地质构造密集发育区。频繁的地质构造给巷道掘进和开采造成很大的困难，其中，对掘进影响较大的为大断面煤巷过陷落柱构造。以往采取木棚支护，但由于属于被动支护，受巷道大断面的影响，支护的工艺复杂，支护的劳动强度大、不安全因素多，且支护强度低，严重影响了巷道掘进的安全和效率。公司在81303工作面进风巷尝试了过陷落柱构造锚网支护技术，取得了不错的效果。
1 地质构造简述
陷落柱位于81303进风巷655#测点以东（北帮）55.2m处，经地质科现场钻探和地质资料分析，初步预计陷落柱长轴×短轴为54m×36m，影响巷道掘进范围为44m。陷落柱内岩性杂乱无章，充填物以灰色石灰岩和黑色泥岩为主，其次含有少量灰白色细砂岩，夹有少量煤屑，柱体内无水。
2 施工概述
2.1 巷道断面形状及规格
鉴于构造内岩性较硬，胶结状态良好，巷道周围不受采空压力及其他采动影响，整体稳定，本着服务回采的要求，确定过构造段断面设计为矩形，毛宽5.4m，净宽5.2m；毛高3.1m，净高3.0m；毛断面21.6m2，净断面20.28m2。
图1
2.2 过构造段支护形式
顶板支护形式：顶板采用"钢带+锚索+金属网"联合支护。钢带使用BHW-833-220-4-5300mm的7眼钢带，每排布置7根锚索，锚索使用Φ17.8×7200mm的锚索，锚索托板使用长400mm的12#槽钢，内垫为200×95×12mm的小垫片，锚固剂使用MS双速23/120树脂锚固剂。排距800mm，顶网使用6000×1100mm的金属网。
2.3 施工工艺
按地质科给定的中腰线掘进，当工作面岩石为泥岩、页岩等岩性较软时，采用掘进机、皮带机加煤溜运输的作业方式。当工作面岩石夹有石灰岩等岩性较硬时，超出掘进机截割硬度范围的，采用YT-29型风钻湿式打眼，毫秒管一次起爆的作业方式进行施工，采用掘进机、皮带机加煤溜运输的作业方式。循环进度0.8m，最大控顶距0.9m。支护采取够一排及时支护一排紧跟工作面的方式，严格按照措施规定，每根锚索必须达到规定的预紧力。锚索距帮不超0.4m，凡超过规定必须及时补打锚索。
2.4 支护技术要求
张拉锚索要求：？准17.8mm的锚索使用YCD-200型液压千斤顶，锚索锚固力不小于170kN（即45MPa）。钢绞线外露长度为：锚具下端至钢绞线端头150～250mm。
检验锚杆要求：（1）锚固力：使用LSZ-200型锚杆测力计，要求帮锚杆不小于50kN。（2）扭矩：帮锚杆120N・m以上。（3）锚杆外露长度自螺母外端至锚杆杆体端头为10～40mm。
3 矿压监测
在陷落柱前后边缘位置及中部各安设一组测站，每组测站包括顶板锚索测力计两块（主锚索、补强锚索各一块），巷帮锚杆测力计一块，顶板离层监测仪一组，并每两天用测杆测量顶底板围岩移近量和巷道两帮围岩移近量。巷道补强木头点柱，既起到加强支护的作用，又起到顶板压力增大时的信号作用。
矿压监测显示：陷落柱区域内锚索压力表示值最大为180kN，与正常掘进段测站压力表示值相差不大。通过半年的矿压观测，构造柱段无明显的矿压显现，顶板下沉量最大仅达到60mm，顶底板移近量为70mm；两帮移近量最大值仅有10mm。锚索受力稳定，无断锚索、折断托板等现象发生，巷帮支护稳定。巷道变形量不大，满足安装需求及使用。
4 效果检验
81303进风巷设计宽度5.4m，实际施工中，由于地质因素及施工工艺等影响造成巷道片帮，最大毛宽达到6m。大断面煤巷过陷落柱采用长锚索、钢带网联合支护是一种全新的尝试，在一矿衔接紧张的情况下，根据巷道围岩情况、受采动影响及巷道服务年限等因素，在采取有效的安全防范措施的前提下，综合考虑，提出了全锚索支护的建议，经试验，巷道变形量较小，满足安装需要，有效地解决了大跨度巷道短期支护问题。
5 存在问题及解决方案
5.1 巷道成形不好
因陷落柱内岩石杂乱无章，在岩石较硬采用放炮破岩时，巷道两帮容易超宽，造成加大巷道跨度，增加支护难度及成本投入。如条件较好的情况下，可考虑使用大功率的掘进机。
5.2 运输困难
无炭柱内岩石较硬采用爆破破岩时，由于陷落柱岩石软硬不一，很难确定合理的炮眼布置方法及爆破参数，造成爆破后的岩石大小不一，掘进机出矸时，绊链严重。
5.3 顶板不平整，钢带接顶效果不好
由于放炮震动大，及岩石软硬不一，炮后顶板极不平整。在施工过程中，采用适当降低顶板周边眼的高度，放炮出矸后，再用掘机进行少量截割，使顶析平整，钢带能够紧贴顶板，保证支护质量。
6 经验总结
采用大直径长锚索，可对开挖的巷道深部围岩提供一个较高的预紧力，增加锚固区域内围岩的内摩擦力，提高围岩本身的承载能力，锚索的主动支护及预应力作用得到了充分发挥。
采用及时支护方式，空顶距只要够一排，及时进行支护，杜绝超控顶距作业。能够在围岩开挖初期及时对围岩进行支护，有效阻止了巷道围岩的初期离层及位移。如果锚索安装不及时或预紧力小，会造成较大范围内的围岩产生离层、位移，围岩的承载能力会迅速丧失，再安装锚索，支护效果不明显。
锚索具有很好的柔性，能有效防止围岩相互位移产生的剪切应力对支护造成破坏。
钢带的作用充分保证了无炭柱内围岩的整体性。单体锚索支护，采生的是点载荷作用，钢带可对锚索的预紧力和工作阻力起到一个扩散作用，使载荷趋于均匀。钢带对巷道表面提供支护，抑制了浅部围岩的离层脱落、裂隙张开，尤其减少了顶板弯曲下沉后引起的拉伸破坏，改善了围岩受力状态。均衡了锚索的受力状态，将多根锚索组合成共同的支护体系，提高整体支护能力。
在大断面煤巷施工遇陷落柱时，如果巷道服务年限较短，可采用全锚索支护进行施工。在保证施工质量的前提下，完全可达到使用需要。