螺纹钢前挑探梁在乐民镇梓木戛煤矿主平硐处理局部冒顶中的应用实例

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[摘要]就煤矿局部巷道冒顶处理经验及方法，本文就传统前挑探梁经过技术改造，将圆木改为直径在φ25mm左右的螺纹钢，此方法在地质条件相对复杂的煤矿中处理局部冒顶有一定的参考价值。

[关键词]螺纹钢；巷道局部冒顶处理；参考价值

1.工程概况：

主平硐设计总长320米，掘进断面11m2，净断面7.4m2。支护形式为毛石砌碹支护；临时支护为木棚支护，支护间距500mm：前探支护为戴帽木点柱支护，柱帽长600mm，木点柱间距600mm。

2.冒顶段围岩地质概况

主平硐150-153米段位于17#煤层（煤体很碎，当地称糠煤）底板。17#煤层顶、底板岩层均为泥质粉砂岩，粉砂质泥岩互层，分层很薄，仅为50-100mm。岩层节理、裂隙发育，岩石破碎。工作面岩开挖后暴露面形状为比较规则的锯齿形，巷道掘进仅用手镐就能挖掘。掘进工作面有少量涌水，约3m3／h左右。围岩类型为V类不稳定围岩，岩面暴露后自稳时间极短，若不及时支护，就会发生片帮冒顶。

主平硐巷道中心线方位角315°，岩层走向215°，巷道穿岩层底掘进，巷道走向与岩层接近相互垂直。

3.冒顶经过

由于围岩分层很薄，岩体破碎、裂隙发育、稳定性极差，难以形成自然承压拱，加上有少量涌水，给岩裂隙注满了剂，降低了岩层面间的内摩擦力，加速了岩体的下滑运动，极大程度的减小了围岩的自稳时间，使巷道更加容易产生偏帮冒顶。

因为围岩的自稳性极差，巷道掘进与支护确定为短掘短砌。即掘进2米砌碹一板（2米长），每日三班作业，两掘进一砌反复循环。

2005年4月25日的零点班将工作面掘进掘进至150米处时，巷道左上角见到17#煤层出露。25日的8点班砌碹一板（从148米～150米段），4点班和26日的零点班继续掘进，共掘进2米将工作面推进至152米处。26日8点班按照正常循环应该进行砌碹支护，由于其它原因临时改变为8点班掘进，4点班砌碹。

下午4点，8点班掘进1米后在架设第二架木棚时，顶上突然来压，将原来架好的5架棚子推倒，顶帮一下子冒落数10m3煤矸，将巷道全部填满并推至砌碹巷道内5米之外，形成较大范围的冒顶，此次冒顶范围发生在150米～153米处区段。

4.冒顶原因分析

巷道冒顶后，煤矿组织技术及管理人员对冒顶进行分析，归纳起来有如下几点：

4.1由于巷道是穿煤层底板掘进，见17#煤层后，煤层底板岩柱越往前推移岩柱越薄，自稳能力大幅度下降，极易发生离层现象。

4.217#煤层当地称糠煤，煤体破碎、松散如米糠形状，没有一点自稳能力。

4.317#煤层顶板岩层与底板岩层岩心性相同，为泥质粉砂岩，粉砂质泥岩、泥岩互层，分层较薄一般为50-100mm，自稳能力极差。

4.4由17#煤层与顶、底板岩层组成的围岩共同体积都不具各自稳能力，在巷道周边形成了一个范围比较大的松动圈。巷道开挖后，围岩由三向状态变为二向状态，有了变形空间。在应力重新分布的过程中，围岩经受不住应力再分配的剧烈搓揉，迅速变形下沉。加上巷道断面较大，临时木棚支护因巷道帮产生松动失去自稳平衡能力，歪扭变形降低了支承能力最终被挤压推倒。

4.5在围岩破碎及松动区域，短掘进短砌是最有效的掘进施工方法。临时改变施工班次，掘进超前增大了围岩的暴露空间，延长了围岩的自稳期段，较在幅度的增加了临时木支架的承压力和承压过程。当某一方力量失去平衡时，即产生大范围内的岩移。

5.冒顶处理过程

巷道发生冒顶后，煤矿组织人员进行处理。采用挑梁过顶的常规方法沿巷道两侧出矸架矮棚，再沿木棚梁头上打一排圆木前探挑梁，再向前出矸，在木棚梁头下打立柱加强支护，依次顺序反复循环。

由于顶部压力过大，木棚被压钻底严重，前探挑梁被连续压断，支护效果不好，没有推进度。

后来又进行了预注浆，加固顶帮围岩。因为冒落的岩石疏松破碎，粒度小，注浆眼孔孔壁坍塌严重，注浆管难以深入到冒落区深部注浆固结，只能表面及浅部注浆是难以达到固结的效果。

最后仍采用传统的常规方法通过冒顶，只是将前探梁加入了部份φ25的螺纹钢筋，用以增加前探挑梁的刚度和强度。经过几次反复处理，终于通过了冒顶区域。

6.处理效果分析

由于螺纹钢在民用建筑中使用范围相当广泛，具有一定的拉伸强度及较强的柔韧性，在煤层顶、底板松软及破碎的煤矿井中处理局部冒顶过程中，将其与木挑探梁配合使用，处理效果较传统的处理效果大有改进。

综上所述，此方法在煤层顶、底板较破碎的煤矿中处理局部巷道冒顶有一定的参考价值。