车育晋
兰花集团东峰煤矿有限公司 山西省晋城市048000
摘要：近年来，经济快速发展，随着我国中东部煤炭资源的大量开采，大部分矿井都已延伸开采下组煤煤层，因而随着开采深度的不断加深，巷道掘进量也在逐日增加。同时，随着开采条件的复杂性增大，巷道的掘进支护难度也随之加大，如何做好巷道掘进工程中的支护，一直是采矿工程领域的一大研究重点。为了能够安全高效的进行掘进工作，就必须从矿井实际地质条件出发，合理确定掘进参数以及支护参数。本文主要针对厚煤层煤巷掘进支
护工艺技术及其应用进行分析研究。
关键词：厚煤层巷道；高效掘进支护；工艺技术；研究与应用
1煤层及巷道基本情况介绍
矿井设计年生产能力达为240万t，其中的3号煤层厚度范围为3.17-5.29m，厚度平均值约为4.75m，煤层倾角范围为3°-9°，平均倾角约为7°，可以看出煤层倾角相对较小，属于近水平煤层。煤层中部位置存在一层矸石，将整个煤层划分成为两层结构。煤层的运输巷道断面形状为矩形，宽度和高度分别为5m和3.3m。巷道整个跨度相对较大，根据已有的实践经验表明，对于跨度相对较大的巷道，顶板中部区域非常容易出现破坏，进而引发冒顶问题。这对支护技术工艺方案提出了相对较高的要求。运输巷道的直接顶以砂质泥岩为主，同时部分区域包含有粉砂岩，直接顶厚度约为3m。老顶以中细粒沙岩为主，厚度大约为5.68m。老顶上部区域围岩主要包括泥岩和砂岩，厚度平均值分别为11.27m和17.25m左右。巷道的直接底主要为泥岩，内部包含有少量的植物化石，厚度平均值约为0.7m。老底以砂质泥岩为主，部分区域存在中粒砂岩，厚度平均值约为3.63m。基于已有的3号煤层附近工程地质资料，可以发现煤层没有出现瓦斯和煤突出的问题，没有冲击地压危险。以下基于上述的煤矿煤层运输巷道围岩属性，对其支护技术工艺方案进行设计。
2厚煤层巷道高效掘进支护工艺技术研究与应用
2.1掘进和临时支护对策分析
在此环节开展掘进支护工作的过程中，需要合理地选择掘进机，提高煤层顶底板切割的效果。与此同时，由于松散破碎煤层巷道对施工有一定的要求，因此在实际开展循环进尺施工的过程中，需要尽可能将循环进尺减少800mm，而且需要在左右两帮各留200mm的厚度，从而避免在切割的过程中影响巷道结构。随后施工人员需要利用风镐进行成型施工，而且在临时支护的过程中，为了能够确保跟进施工方案，还需要优化改良支护技术，确保在综掘机切割的过程中能够保障各环节的准确性，并根据实际情况适当地对液压传动手柄进行调控，提高作业的效果。除此之外，还需要及时为临时支护装置供油，确保其处于优质的运行状态。同时，在升临时支架时，需要合理控制手柄调整其高度，保障顶梁架中心线与巷道中心线重合，并将钢片与网片紧压至巷道顶板。除此之外，还需要打注顶板锚杆，并将出架降至最低位置。只有全方面保障前期工作准备充分，才能够继续开展掘进作业，避免受某环节影响而无法提高掘进效果，影响施工作业人员的生命安全。
2.2帮部支护参数设计
帮部只需要利用锚杆进行锚固即可，使用的锚杆型号和规格尺寸全部与顶板中使用的锚杆相同。相邻两根锚杆之间的距离为0.9m，相邻两排锚杆之间的距离为1m。其中最高处锚杆与顶板的距离为0.2m，最低位置锚杆与底板的距离为0.4m，每排设置有4根锚杆。帮部位置锚杆安装时全部与帮部平面保持垂直，安装误差控制在5°以内，安装时需要配合使用树脂型锚固剂，数量为1根，型号为MSZ2360。
2.3巷道顶板钻孔窥视及结果
为分析运输巷道顶板不同距离位置围岩的变化情况，在监测站1附近顶板位置进行钻孔，钻孔直径为30mm，钻孔深度为5m。利用专业的钻孔窥视仪可以对孔壁的具体情况进行观察。可以查看孔壁是否存在离层、破裂等问题，进而验证巷道支护技术工艺方案的有效性。结果表明：与巷道顶板距离在0.1-0.2m范围内，围岩出现了比较严重的破碎现象，主要是因为距离顶板太近，围岩表面在变形过程中将附近的岩石挤碎。与顶板距离在0.2-3.5m范围内的围岩，整体上比较完整，只有部分区域出现了破碎的现象。与顶板距离在3.5-5m范围内的围岩，基本上未发现有破碎的问题，整体上非常完整。由巷道顶板钻孔窥视结果可以看出，除与巷道顶板距离较近的部分出现破碎问题外，其他位置的巷道围岩整体上比较完整，没有发生明显的破碎。表明在巷道支护的作用下围岩稳定性有了显著提升。
2.4永久支护对策分析
对于松散破碎煤层巷道掘进支护而言，不仅需要注重施工现场的勘测，还需要事先掌握并分析软岩力学理论，从而为十六采区辅助轨道巷永久支护提供有力帮助，确保工程能够顺利开展，为煤矿企业的稳定发展打下良好的基础。为了提高对围岩的控制效率，保障围岩的稳定性，在运用锚杆进行支护的过程中，需要掌握各个环节的参数，并合理运用一定厚度的挤压加固带。需要注意的是，在运用挤压加固带的过程中，需确保其厚度大于680mm，从而充分发挥其在关键部位的作用，避免巷道施工出现变形现象。其中，需要使用长度为2200mm、直径为18mm的锚杆进行支护，同时需要配套使用钢带与金属网，以提高掘进支护效果，而且需要注重对锚杆布设间距的控制，确保能够采用3排锚索梁提高支护的强度。除此之外，还应该注重“一梁三索”布设方式的应用，并控制锚索的长度和直径，将布设排间距控制在1500mm×1300mm。这种布设方式能够为后期施工打下良好的基础，同时不受松散破碎煤层的影响，确保其强度符合矿井生产要求，保障各个环节施工人员的生命安全，避免受多种因素影响而发生安全事故。
2.5支护优化设计
此巷道采取锚网梁索进行联合性支护，在顶板进行5根直径20mm和长度2.5m左旋没有纵肋的螺纹钢类型锚杆的设置，其配套的托板是承载力超过170kN高强度拱形托板，并设置相应的调心球垫、减少摩擦的垫圈和直径12mm的钢筋托梁；而锚索使用7股直径18mm和长度为8.3m的高强度和低松弛性预应力的钢绞线，配套的托板也是高强度的拱形托板，且配置相应调心的球垫。在巷道的两边进行3根330MPa屈服强度、直径20mm、长度2m的左旋没有纵肋的螺纹钢类型锚杆，并配套承载力超过170kN高强度的拱形托板，并在垂直的巷帮进行安装。
结语:改进后的顶部机载临时支护通过在两侧加装折叠式的护顶架，可翻转和伸缩，避免了临时支护两侧顶板部分破碎时，活矸掉落时可能造成的人员伤害。帮部临时支护利用其整体性和旋转原理使该装置能紧贴煤壁，有效护帮。自制的正前防护网操作简单、安装时间短，节省了正前打注锚杆和挂网等程序，安全可靠。且临时支护装置制作简单，操作方便，支护效果理想，适用于煤矿掘进工作面临时支护的使用，值得在类似地质条件矿井掘进工作面进行推广。
参考文献:
[1]张震，方树林.?厚煤层巷道沿底掘进围岩变形特征与支护技术研究[J].?煤矿开采，2015（4）：89-91.
[2]张庆华.?厚煤层巷道沿底上山掘进锚网支护技术实践[J].?中国煤炭，2018，44（4）：?00083-00086.
[3]杨计先.?厚煤层回采巷道掘进层位与支护方案优化分析[J].?煤炭技术，2018：00034.