巷道在过冒顶区与采空区的支护方式

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摘要：在煤矿的巷道掘进施工中，在保障了生产安全的前提下就必须考虑到几个重要问题，冒顶事故和采空区。在我国近年来由于煤矿采空区引起的问题日益严重，大多数矿山不同程度地存在着一些未处理的采空区，采空区是工程建设的一大隐患。文章在技术上探讨煤矿掘进巷道在过冒顶区和采空区时采用的支护方式的研究。

关键词：巷道支护；冒顶区；采空区；

中图分类号： C35 文献标识码： A

现阶段，我国煤矿掘进巷道支护一般用于巷道开挖结束，其目的是在巷道开挖工程中使用技术手段对整个掘进巷道支护以保证巷道的施工安全，不会出现冒顶的现象。在巷道开挖过程中，机械的震动会对周围的岩层有一定的扰动，这时巷道中岩石的压力就很难得到控制，极易发生安全事故。掘进巷道的支护是缓解和减少岩石产生的附加压力，降低安全隐患的概率，以便在掘进巷道工作中安全、平稳地运行。

1.当前巷道的支护方式

当今，巷道支护有多种支护形式，主要是架棚支护、锚杆支护还有喷射混凝土支护。

1.1架棚支护

煤矿井巷棚式支护方式可依据其使用材料划分为金属支架、木质支架、钢筋混凝土与金属支架等，倘若依据空间形式则可划分为马蹄形、拱形与梯形等；依据其使用服务性能则可将其划分为可缩性或刚性支架等。由木支架构建的棚式支护方式基于其材料有限的强度性，令支护维护可靠性受到了一定影响，易于产生腐烂现象，且防火性能差，因此该类支护技术方式我们应多应用在地压有限的煤矿井巷中，且断面不易过大，应具有较短的服务年限，同时还可应用于掘进巷道或维修巷道临时支护作业中。对于棚式金属支架支护我们可用于巷道准备及回采巷道环节，因其较木支架具有较强的坚固耐用性因此适用于具有较大断面且较严重地压的煤矿巷道中，尤其更适宜应用于可缩性支架。当然金属支架同样不耐酸性腐蚀，因此对于有酸性水源的煤矿井巷中我们不适宜采用该类金属支架棚式支护技术。钢筋混凝土材料支架耐用性较长，因此我们可令其应用于不存在动压的煤矿采区巷道中，尤其在较长服务年限、较稳定地压及断面低于十二平方米的巷道中发挥其较好的可靠支护效果。

1.2锚杆和锚索的支护

锚杆在锚固支护中起主导作用。随着近年来煤炭的开采强度逐年增大，锚固支护技术在大面积推广使用。锚索补强支护具有普通锚杆的悬吊作用、组合梁作用、锲固作用以及改善围岩强度作用以外，与普通锚杆不同的是对顶板进行深部锚固而产生的强大的悬吊作用，并且沿巷道纵轴线形成连续的支撑点，以大预紧力减缓顶板变形扩张，改善巷道受力条件，使顶板得到有效控制，片帮问题也得到了解决。增强了巷道顶部岩层的的整体性和连贯性，通过锚网梁、锚索支护使围岩及时形成稳定的支护承载圈，用废旧的U钢穿眼支护是加强了巷道的受力面积，并保证支护围岩的稳定性；在该耦合支护中，锚索起着主导承载作用，同时能够防止围岩松动破坏，并有一定的伸缩性，可随巷道围岩同时变形，而不失去支护能力。锚索由于深入岩层内部，锚固深度大，可将下部岩层锚固在上部稳定岩层中，同时可施加预紧力，主动支护围岩，能够充分调动巷道深部围岩的强度。

1.3喷射混凝土支护

喷射混凝土支护具有及时、早强、密贴、封闭围岩的特点。到目前为止喷射工艺已经发展为多样化。

2.巷道过冒顶区的支护方式

巷道过冒顶区采用锚网、锚索联合支护技术。因为锚网、锚索联合支护技术具有支护强度高、劳动强度小、施工方便、巷道翻修率低等优点，是目前主要的支护方式。

2.1支护参数

锚索参数：

锚索：巷道顶板及两帮分别采用ф17.8×6000mm和ф17.8×4300mm钢绞线锚索进行加固，每眼使用1根S2330双速树脂药卷和2根Z2360中速树脂药卷，端头锚固，铺固长度不少于1.5m，锚固力不少于20t，预紧力不少于10t。

锚索梁：采用12C槽钢制作，长度2.6米，锚索梁顺巷布置，每排不少于三道，排距不大于1米。

锚网参数：

顶板锚杆：采用ф22×2200mm高强度左旋螺纹钢锚杆，每眼使用1根S2330双速树脂药卷和1根Z2360中速树脂药卷，全长锚固，锚固力不少于13t，预紧力不少于300N.M，锚杆间排距800×900mm。

帮锚杆：ф16×2000mm圆钢锚杆，每眼使用1根Z2360中速树脂药卷，端头锚固，锚固力不少于4t，预紧力不少于80N.M，锚杆间排距700×700mm。

梯子钢带：梯子钢带由ф16圆钢焊接而成，长度3米，宽度100mm，顺巷敷设。

顶板网片：采用1.2×1米金属网片，搭接宽度不少于100mm，全网铺设。

帮网：采用1×10米机制菱形金属网，全网铺设。

2.2施工工艺

加固。处理较大范围巷道冒顶的首要工序是加固冒顶区10米范围内的巷道原有支护，防止冒顶范围进一步扩大，决定采用补打锚索和支设木支护进行联合加固。

清理活渣。巷道加固完成后，采用人工或溜子清理活渣，为人员进入空顶区作业创造作业面和安全通道，空顶区的高度以适合人员安全操作锚杆机为宜。

敲帮问顶、找掉活渣。设专人观山，安排有经验的老工人进入空顶区域，使用长柄工具对巷道顶板及两帮进行有效的敲帮问顶，找掉活渣、悬渣，为下一步架设临时木垛及打眼人员创造安全的作业环境。

架设临时木垛。为防止顶板垮落，保证作业地点人员安全，对冒顶区敲帮问顶及有效找掉后，及时在空顶区域内架设1-2个临时木垛，同时预留可靠的安全出口，确保施工地点顶板安全和作业人员的安全撤离；临时木垛要随锚网施工循环前移，知道锚网施工结束。

锚网施工。由3-4名施工人员站在安全地点，操作风动锚杆机进行打眼、搅拌、预紧一体化作业；锚杆与岩面角度不小于80’，梯子钢带垂直巷道中线敷设，要求钢带、网片紧贴岩壁，遇到较大的空隙，必须用板皮和半圆木背实，锚杆预紧力达设计要求。

锚索施工。当冒顶区锚网支护向前推进进度达到2.5米时，必须及时补打顶板锚索加固顶板，确保顶板安全；补打锚索时，要按照锚索梁孔距预先标出锚索眼的位置，然后使用风动锚杆机钻眼，推注树脂药卷，搅拌药卷固定锚索，2小时后安装锚索梁并张拉锚索预紧固定，预紧力必须达到设计要求；锚索梁顺巷敷设，要求紧贴岩壁，保证锚索梁受力均匀；锚索梁间排距为2×1.5米，均匀迈步布置。

清理活渣及施工两帮锚网、锚索。当顶板锚网、锚索全部施工完毕后，清理剩余活渣，同时施工两帮锚网、锚索，加固两帮；帮锚杆使用风动锚头打眼，用风动扳手预紧；帮锚索使用风动锚头打眼，要求锚索眼与煤壁的角度要求大于80度，施工方法及要求同顶板锚索；帮锚索每2道梁平行布置为一排，每组梁与煤壁之间用不少于5根ф14×2000mm木串杆背帮，加大煤壁的支护强度，帮锚索梁间距1.4米，排距1.5米。

3.巷道过采空区的支护方式

3.1顶板支护

先采用插管法超前临时支护顶板，然后采用W钢带组合水力膨胀锚杆永久支护顶板。插管法：在巷道迎头沿煤与其顶板灰色夹矸的交界面用直径32mm的钻头打3．0m深的钻孔，将直径25mm、长3.0m的圆钢管楔进去，每2根间距为150～200mm，沿灰色夹矸层底部的层向打1排然后用综掘机在钢管下方向前掘进，每掘进600mm即进行顶板的永久支护。每进行4排永久支护即采用插管法进行1排超前临时支护。水力膨胀锚杆直径30mm、长2.5m，破断力大于91kN。注水压力为20～22MPa。W钢带宽度250mm，厚度3mm，长度3.2m，孔间距为750mm。采用双层菱形金属网护顶。水力膨胀锚杆排距500mm，每排5根。

3.2两帮支护

煤柱下方巷道两帮采用钢筋梯字梁组合高强度螺纹钢锚杆支护，采用菱形金属网护帮；采空区下方巷道两帮不进行支护。钢筋梯子梁采用ф12mm的 钢筋焊接而成。螺纹钢锚杆直径ф20mm，长2200mm。树脂药卷加长锚固，CK23401支，K23601支。 锚杆托盘为冲击蝶形钢板，托盘尺寸130mm×10mm。排距700mm，间距800mm，每排3根。

3.3施工技术要求

（1）采用插管法超前支护顶板后，综掘机掘进时应控制截割部距顶板的距离，尽量保证顶板完整，不得触及圆钢管。

（2）应严格控制圆钢管的间距及接茬深度，并保证圆钢管在切眼顶部夹矸层面内平行施工。

（3）永久支护时，顶板金属网必须张进、搭接牢固，网与网之间搭接10cm，每隔20cm扭一扣联紧。

（4）永久支护顶板时，应顶紧水力膨胀锚杆，使其W钢带与顶板贴紧。

（5）两帮螺纹钢锚杆预紧扭矩≥200N.m，外露长度≤50mm。

结语：为防止井下掘进巷道发生冒顶事故，应按照巷道的类型、具体的施工段和技术要求，选用合适的支护结构。在现场操作中，应当参照围岩情况对支护参数进行适当的调整，根据设计要求采取合理的技术措施，严格按照巷道掘进施工的质量规范和操作规程开展井下作业，确保支护质量，避免冒顶事故发生，消除一切安全隐患。

参考文献：

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