平煤神马集团建井三处 河南平顶山 467000
摘要：由于煤炭企业服务年限较长、开采设计方案的不尽合理等因素，井下巷道在掘进过程中不可避免地会揭露空巷。空巷附近为垂直应力、水平应力的集中区，矿压明显增加，支护困难度也随之增强，因此，掘进巷道过空巷是井下生产的技术难点。近些年，我国煤矿技术工作者对掘进巷道过空巷时覆岩活动规律研究取得了阶段性的成功。本文提出了过空巷的合理的保护措施，有效解决了井下巷道施工过空巷的技术难题。
关键词：掘进；空巷；工艺；支护
引言：煤矿开采主要是在地底下进行，特殊的作业环境决定了煤矿开采前需要进行巷道掘进[1]。但巷道掘进过程会对原本平衡的围岩结构体系造成破坏，如果不对巷道进行保护，有可能会发生垮塌等安全事故，威胁矿井安全[2-3]。实践中为保证巷道掘进过程的安全，通常会配套使用支护技术，支护技术方案的优劣直接决定了巷道掘进过程的安全。因此有必要对巷道掘进支护技术进行深入分析和研究，进而提升巷道掘进过程的安全程度。
1巷道掘进与支护技术应用的重要性
在煤矿资源的开发过程中，由于很多煤矿资源处于地下复杂的环境条件下，在开采过程中存在着诸多的不确定性风险，为保障煤矿资源的顺利开发，煤矿企业需要在作业之前进行详细的开采流程制定，进而在此基础上保障开发工作的顺利进行，保障开发的安全性。巷道掘进与支护技术的应用是为了保障煤炭资源的高效开发，通过这些技术的科学应用，能够使得开采作业稳步进行，并结合实际的工期要求，保障作业的安全性、高效性。煤矿所处的地下环境相对复杂，在资源开发过程中常常会存在诸多的限制，极易诱发现场塌方等安全事故，只有保障了掘进与支护技术的科学应用，才能够从根本上预防各类事故的出现，为开采作业创造相对安全的井下环境。
2煤矿采矿工程中巷道掘进与支护技术的要点
2.1做好地质勘探工作
在煤矿资源的开发过程中，为保障资源的顺利开发，提高作业的安全性，必须要注重巷道掘进与支护技术的科学应用。而技术应用的前提就是有关人员需要切实做好煤矿采矿工程现场的地质勘探工作，只有在掌握了工程现场的地质条件以后，方可在多种的掘进与支护技术中选择最符合现场地质条件的技术，以保障技术的科学应用。因此，无论是任何的煤矿采矿工程，在实际的开采作用中，都需要切实做好煤矿相应的地质勘探工作，应用科学的勘测技术，保障工程现场地质勘探资料的完整性与准确性，使得整个的开采作业能够顺利进行，煤矿采矿工程的地质勘探过程中，可以充分应用三维地震勘探方式。
2.2综合机械化掘进
煤矿的开采作业中，巷道掘进与支护作为其中的关键环节，在实际的施工作业中，往往需借助于专业的机械设备来完成。掘进机械的选择与应用在很多时候会对开采作业起到关键性的作用。现阶段，随着技术的进步，掘进机械也日益进步，且不同的掘进机械适用于不同的条件，在煤矿采矿工程中，采矿企业需结合现场的实际情况，来进行掘进技术、掘进设备的选择，如综合技术掘进、半煤半岩石技术掘进、全煤岩技术掘进等都是应用较多的技术，而掘进设备上，可以选用悬挂式掘进机、转换机与电钻机械等的配合来完成。总之，煤矿采矿工程中，相关人员必须要结合采矿工程的具体情况，选择掘进技术与设备。
2.3瓦斯的排放
在煤矿采矿工程中，瓦斯浓度超过了正常的限值将会使得采矿工程面临较大的安全威胁，因此，在掘进与支护技术的应用过程中，同样需要注重瓦斯的抽放，将矿井内的瓦斯浓度控制在合理的范围内。在煤矿掘进作业开始之前，专业人员必须要详细了解煤矿通道内是否存在瓦斯，是否需要进行瓦斯的抽取，如果抽取方式应用不合理，或者抽放不彻底，都会在后续的采矿工程中出现较大的安全事故。
3空巷顶板支护
3.1注浆锚杆支护
（1）支护目的。通过对空巷顶板施工深度为4.0m窥视钻孔并采用CXK6型窥视仪观察发现，在0~1.8m范围内顶板破碎严重，顶板承载梁断裂且失去承载能力；在1.8~3.2m范围内顶板裂隙发育，出现局部破碎现象；在3.2m以上顶板相对完好。
所以为了提高空巷0~3.2m范围内顶板整体稳定性，避免支护扰动破坏，简化施工工艺，决定采用注浆锚杆支护。（2）支护设备。注浆锚杆主要由长度为3.5m、直径为30mm中空高锰钢焊制而成，锚杆中部孔径为14mm。在锚杆0.8~2.0m范围杆体两侧均匀焊制一排直径为8mm圆孔，并与中部孔串通，孔间距为0.3m，每排4个。采用2ZBQ50/4型气动注浆泵，最大泵压4MPa，最大注浆流量50min/L，供气压力为0.2~0.63MPa。（3）注浆锚杆施工工艺：①空巷顶板每排施工5根注浆锚杆，空巷段共计施工5排注浆锚杆，锚杆间排距为1.0m，每根注浆锚杆采用两支锚固剂进行锚固，所有注浆锚杆垂直顶板布置，锚杆外露长度40mm；②同一排注浆锚杆施工完后，采用2ZBQ50/4型气动注浆泵对锚杆进行注浆施工，注浆液采用聚氨酯化学材料，单杆注浆量15kg，注浆压力为1.2MPa；③注浆完成后在锚杆外露端安装一根长度为4.2m、宽度为0.32m的W型钢带，并采用螺母进行预紧。
3.2让压梯形梁索棚施工
为了保证空巷直接顶稳定性，加大锚索对顶板支护截面积，决定对空巷顶板施工两排梯形梁索棚。（1）梯形梁索棚主要由梯形梁、恒阻锚索、高应力让压弹簧等部分组成。梯形梁长度为4.0m，宽度为0.6m，梯形梁主要由10根直径为15mm圆杆焊制而成。每架梯形梁索棚配套三根恒阻锚索，长度为6.0m，直径为21.8mm。高预应力让压弹簧屈服压力为455MPa，最大允许变形量为0.3m。（2）空顶处共计施工两排梯形梁索棚，排距为2.0m，施工在两根W型钢带之间，如图1。施工工艺如下：施工支护钻孔（孔深5.8m）→锚注锚索→安装让压弹簧、梯形梁、锁具→预紧（预紧力为370kN）。
3.3架设U29型钢棚
空巷顶板主动支护施工完后，决定在空巷段安装一排密集U29型矩形工字钢棚进行加强支护。（1）U29型矩形工字钢棚主要由U29型棚腿和顶梁组成。每节U29型棚腿长度为3.7m，棚腿顶底部各焊制一个宽度为0.3m、厚度为8mm钢板，钢板四个角各焊制四个直径为20mm圆孔。顶梁主要为长度为4.2m、宽度为11mm工字钢梁。（2）第一架U29型矩形工字钢棚架设在3105回风顺槽与空巷贯通口处。首先安装U29型棚腿，棚腿安装时采用四根长度为1.2m、直径为18mm地锚与底板进行固定。两根棚腿安装后将顶梁与棚腿之间采用U型卡缆进行固定。（3）U29型矩形工字钢棚架设间距为1.0m，共计架设5架钢棚。钢棚架设后在所有钢棚顶梁上方铺设5根长度为4.0m工字钢梁。
4专项安全措施
4.1过空巷、空区瓦斯排放安全措施
针对矿井通风、瓦斯排放方面，在巷道掘进过空巷时依旧采用原有局部通风机进行压入式供风。风筒采用抗静电阻燃材料，风筒口距巷道口不得超过5m，对各气体指标严加检测，确保有害气体不超限。
4.2排水安全技术措施
在对空巷进行钻探时，如钻孔有水压，要立即停止打钻。探水小组要在队长指挥下安设排水管路，构筑临时水仓，按设水泵进行排水。当钻孔不流水时，再另打加探眼，确认空巷没水时，方可向空巷掘进。安设排水管路、水泵、构筑临时水仓和排水时必须有专职瓦检员经常检查工作地点的瓦斯和二氧化碳浓度，发现问题及时上报矿调度室、项目部调度室和值班领导。
结束语：经研究发现，沁裕矿巷道掘进过空巷时，锚杆支护被认为是最经济可靠的支护方式。同时，巷旁采用砌墙支护可以对空巷起到良好的支撑加固作用，确保了过空巷期间的安全生产，为类似条件巷道顺利通过空巷提供了经验。
参考文献：
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