陕西陕煤澄合矿业有限公司西卓煤矿 陕西渭南 715300
摘要：随着时代的发展，针对井下掘进巷道在遭遇陷落柱等地质构造时采用爆破掘进时存在工效低、人员劳动强度大等问题，结合西卓煤矿一盘区胶带运输巷揭露的实际地质情况，对巷道原有的施工工艺和支护方式存在的问题进行研究分析，制定一系列有针对性的技术措施，从而提高巷道过陷落柱时的掘进效率，同时支护效果得到明显改善。
关键词：掘进巷道；快速过陷落柱施工工艺；应用
引言
煤炭行业是促进我国经济发展的重要行业之一，其经济效益非常不错，但是其中掘进巷道的施工危险度较高，需要加强施工技术管理工作。在实际的掘进巷道施工中，不可避免会遇到陷落柱等地质构造，如何快速安全地通过陷落柱是施工单位需要仔细思考和亟待解决的问题。在进行巷道施工过程中，需要既能快速地进行掘进，同时又可以避免陷落柱导致的安全风险，安全高效施工，这就需要在掘进巷道施工技术上下功夫，通过先进的施工技术来为煤矿巷道掘进施工提供安全保障。
1、工作面概况
该煤矿主采煤层为5号煤层，平均煤层厚度5.5m。一盘区胶带运输巷位于煤矿一盘区南翼，巷道地面标高+539.7～+575.9m，井下标高-100～-138m。巷道直接顶为厚度2.98m泥岩，老顶为厚度6.23m大占砂岩；直接底为厚度0.93m砂质泥岩，老底为厚度2.29mL8灰岩。该大巷布置在5号煤层中，沿5号煤层顶板施工，巷道施工断面为直墙矩形断面，采用锚杆（索）、金属网、W钢带梁和喷射混凝土（强度等级C20）联合支护，巷道净宽5m、净高3.5m、断面面积17.5m2。一盘区胶带大巷整体为单斜构造，掘进区域煤层疏松易破碎。根据矿井地质资料显示，巷道在掘进至1240m处时，将揭露DY30陷落柱，预计陷落柱短轴长40m，长轴长50m，预计巷道在向前施工45m后将会通过该陷落柱。
2、掘进巷道快速过陷落柱施工工艺研究与应用
2.1工字钢棚支护施工
在进行工字钢棚支护施工时，首先需要针对工字钢棚规格来对巷道底部宽度不够的地方进行扩刷处理，确保工字钢棚能够正好可以进行架设，使工字钢棚岔角符合规定。在清底以及扩帮工序完成后，需要用尺子量出柱窝的位置，将里面的浮煤清理干净，然后凿平柱窝，垫好鞋板。在鞋板垫好后，就需要操作工字钢棚腿，将它竖立在鞋板上面，由技术人员上好撑杆以及防倒器，施工时需要特别注意将钢棚腿扶好，防止钢棚腿突然倾倒伤人。在进行梁合口的时候，每帮都需要安排一个人将其抬起，然后找准棚腿的位置，进行合口。
2.2运输大巷过陷落柱方案的实施
①在巷道掘进工作面顶板合适位置施工化学注浆孔，对冒落区充填高度1m左右的隔离层，将其固结为一个整体，形成1m左右的假顶。②采用注浆管对假顶以上冒落区采用水泥（加水玻璃）浆液进行饱和充填，形成封闭承压拱。③对巷道掘进工作面采用超前预注浆，利用化学浆液的高强度粘合力和很强的韧力使破碎岩体粘结为整体，从而提高岩体支撑能力。④施工采用循环作业，每循环多角度深浅（3～4m）交叉布置2排（每排9个孔），共计18个孔（每孔必须达到终压，否则应补孔继续注浆）。⑤每个循环预注浆加固段长度3m，掘进开挖1m，留2m作为下一循环的保护层，循环掘进直至通过陷落柱。⑥架设U型钢架棚并喷射混凝土。
2.3掘进装备改进优化
由于原巷道掘进时采用爆破掘进工艺，该工艺工序多，人员投入多，效率低。为解决该施工工艺难题，需使用大功率机械化装备代替炮掘工艺来快速过陷落柱。在东翼胶带运输大巷安装使用了EBZ260型岩巷掘进机机组用来掘进破岩，该岩巷掘进机截割和装载功率高、破岩装岩能力强，可以截割岩石硬度系数＞5的全岩巷道，对地质条件较差的工作面适应能力强。
因此，在采用该岩巷掘进机组后，工作面过陷落柱期间，不再对岩石进行爆破，减少了打眼装药爆破工序，同时由于该机组装岩能力强，在掘进迎头出碴期间，不会出现溜子卡碴现象，从而大大提高掘进施工效率，实现了过陷落柱期间的快速掘进。
2.4安全施工措施
①巷道过陷落柱期间严格按照根据地测科标定中线进行施工，巷道由矩形变更为拱形施工时，应循序渐进，慢慢过渡，严禁出现棱角及凹凸现象。②施工拱形巷道时及时更换丝杠式超前前探梁支护，由跟班队长进行验收。待陷落柱结束、顶板正常后，恢复原矩形巷道机载临时支护。③过陷落柱松动爆破后，及时采用丝杠式前探梁超前支护对顶板进行维护，巷道支护前应先顶后帮、由上到下、由外到内的顺序进行处理松动的浮煤、浮矸，确认安全后再进行顶板永久支护。④丝杠式超前前探梁支护必须及时使用到位并合格有效，严禁空顶作业。过陷落柱期间，循环进度为600mm，短掘短支（掘一支一），严禁超循环作业，锚杆锚索严禁滞后，要求必须紧跟迎头打设。⑤架设U29型钢棚时安全牢固，支设前两架棚子时，必须利用中线调整好棚子的前仰、后翻和前后差距，确保架棚质量。为了防止倒棚事故发生，架棚期间应安设防倒器，并保证防倒联锁装置坚固有效。⑥巷道过陷落柱后应安排专职人员，每班对巷道顶板下沉情况、支护失效情况进行观察记录，观察周期不得低于30d，发现存在安全隐患必须及时处理。
2.5矿压监测
为了确保巷道掘进施工的安全性，必须对其进行矿压监测，在1102巷道施工中，主要采用的矿压监测是顶板离层仪以及日常观测两种方法来进行对巷道的矿压进行监测。顶板离层仪监测的科学原理就是，通过在掘进巷道内，每30m打设一个顶板离层仪，顶板离层仪可以对锚索锚固范围内岩石下落的情况，可以有效地反应出巷道的矿压的情况。在施工场地设立顶板离层仪后，需要进行定期观测，主要是对其刻度坠的颜色进行观察。日常监测主要就是施工过程中，人工对巷道的工况进行监测，安排专人定期检查，主要检查部位是顶板的稳定情况、有没有出现掉矸或者掉渣等情况，然后就是对棚梁需要仔细检查，观察有没有出现松动或者倾斜，确保梁腿的直立；对于工字钢棚也需要仔细观察，查看工字钢棚有没有出现挤压变形的情况等，在日常监测的过程中，一旦发现有任何异常需要及时报告给跟班队长或者班工长，然后对异常进行安全评估，存在安全隐患的位置，需要采取一定的修补措施，确保在后期的巷道掘进施工中不会出现安全事故，保障施工人员的人身安全。
2.6提高巷道顶板护表和支护强度
根据地质勘探资料，在巷道掘进距陷落柱20～30m时，提前采取超前钻探的方式将陷落柱对掘进影响的范围探查清楚，根据陷落柱影响范围情况，在距揭露巷道陷落柱10～15m位置开始，巷道掘进支护时在巷道顶部采用双层钢筋网进行护表，同时缩小锚杆排距，将原锚杆排距1000mm缩小到800mm，增加支护强度。
2.7巷帮壁后注浆加固。
根据巷道现场揭露陷落柱实际情况，若巷道岩层破碎，锚杆（索）锚固力达不到设计要求时，对巷道两帮岩层采取壁后注浆加固措施，用来填充巷道岩层裂隙，使巷道围岩形成一个整体，提高巷道围岩结构稳定性，从而提高其承载能力。采取壁后注浆时，分别在距巷道两帮顶部1m和2m位置各施工1个注浆孔，注浆孔排距为2m，注浆采用525#水泥搭配水玻璃搅拌均匀后进行注浆。
结语
针对巷道支护存在工作效率低以及规范性差的问题，对巷道支护技术方案进行了研究。结合生产实际情况，对锚杆支护的工作原理进行了分析，在此基础上，总结设计了一套针对掘进工作面的锚杆支护设计、施工、监测方案。该方案具有规范全面、安全可靠的优势，可大大提高巷道支护规范化水平，保障生产安全，同时减少工作量，提高煤矿生产效率。
参考文献：
［1］王海龙.锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的应用研究［J］.石化技术，2019，26（8）：332.
［2］王永涛，刘森，毕士锋.煤矿掘进巷道锚杆支护新型检测技术的研究与应用［J］.内蒙古煤炭经济，2016（14）：19-20.
［3］安国.煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与研究［J］.山东工业技术，2018（8）：91.