旧街煤业9202工作面开切眼支护措施分析

崔爱军

(1.山西煤炭运销集团阳泉有限公司，山西 阳泉 045000；2.山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司，山西 太原 030006)

近距离煤层或极近距离煤层下组煤巷道布置多为内错、外错、垂直布置等方法。作为工作面的开切眼，多布置在上组煤的实体煤侧，导致开切眼矿压显现显着[1-5]。本文以旧街煤业9202工作面开切眼作为研究对象，从开切眼一次掘巷、注浆、支护参数调整、二次扩巷和高冒区处置等角度对开切眼的支护措施进行分析，为阳泉区域近距离煤层下组煤开切眼支护提供一定的技术参考。

9202工作面开切眼服务于9#煤层9202工作面。9#煤层厚度为2.6 m～3.5 m，平均厚度3.0 m。煤层走向东北-西南，倾向东南-西北，倾角6°～10°，构造属简单类型。9#煤层赋存稳定，范围内无断层、无褶曲构造和陷落柱等存在，结构简单，从已掘出的工作面顺槽及开切眼情况看，煤层变化不大，一般含1层～2层夹石，煤层以亮煤为主，内生裂隙发育，煤层普氏系数1.25。直接顶为泥岩，厚度0.3 m～1.2 m，灰黑色，富含植物化石，顶部含砂量少，常相变为泥岩；直接底为泥岩，厚度7.0 m，灰黑色泥岩，含植物碎屑化石，局部相变为粉砂岩，含钙质结核。

9202工作面开切眼长度为175 m，上覆8301和8302工作面采空区，在9202工作面掘进送巷及超前探测过程中均未发现涌水现象，工作面形成后进一步钻探验证也未发现异常。根据井下实际揭露情况，预计上部采空区不会存在积水，上部8301和8302工作面北高南低下山推进，不会影响该工作面的正常掘进。开切眼采用梯形铁棚、锚网和单体液压支柱联合支护，一次成巷，梯形断面，其断面尺寸为梯形棚巷道净宽6.6 m，净高2.8 m，净断面积18.48 m2；锚网巷道净宽6.8 m，净高2.8 m，净断面积19.04 m2；毛宽7.0 m，毛高3.0 m，毛断面积21 m2。

顶板采用全锚索+钢筋钢带+钢筋网联合支护，锚索间距为850 mm、550 mm，排距为1 000 mm；煤帮每排4根帮锚杆，间排距为900 mm×1 000 mm，工作面帮每排2根帮锚杆，间排距为1 000 mm×1 000 mm。支护材料顶锚索Φ21.6 mm×12 200 mm，Φ15.24 mm×5 200 mm，帮锚索Φ15.24 mm×4 200 mm，帮锚杆Φ18 mm×2 000 mm圆钢锚杆，锚索托片200 mm×200 mm×16 mm，锚杆托片120 mm×120 mm×10 mm。Ф15.24 mm顶锚索张拉预紧力为120 kN，帮锚索张拉预紧力为80 kN，Ф21.6 mm锚索张拉预紧力为250 kN。帮锚杆锚固力不小于50 kN，帮锚杆预紧力不小于120 N·m。

9202工作面开切眼在掘进过程中顶板破碎严重，煤帮松软，在切眼扩巷前对9202工作面开切眼扩巷处顶板采用注浆方式提前进行固化。钻眼采用风煤钻机及配套的钻杆及钻头，注浆采用专用注浆泵及配套管路、管件。施工工艺过程，煤壁钻眼→安装管件、封孔→连接注浆泵，开泵注浆→注好一个孔后，停泵，倒管件连接下一个孔，开泵注浆→注浆完成，清洗管路、管件。施工在9202工作面开切眼巷采煤帮8号、9号煤层夹矸下100 mm处，注浆孔间距为3 000 mm，孔深4 000 mm，角度为+15°，每孔注2组～4组注浆材料进行加固，注浆管使用4 m长的4分钢管。

注浆泵应安设在平整的地面上，如果地面不平，需要采取相应的措施平整地面。施工时，钻孔封堵器的位置大约放置在钻孔内1.5 m深的地方。注浆时，作业人员要注意注浆区域顶帮的变化，应缓慢、匀速，使已注浆料反应后再继续按常速注浆。注浆压力一般情况下注浆压力升至3 MPa并维持3 min即可结束注浆，根据实际情况可具体调整。除注浆操作人员外，其他人员禁止靠近注浆区域。注浆过程中，必须保证注浆压力，并随时观察是否有浆料从煤缝隙中流出，出现局部漏浆时应采取相应措施，使用携带的棉纱进行封堵漏浆，严重地段导致停注的区域需重新补打注浆孔，达到注浆量后，停止注浆，换另一个孔。一个孔结束注浆后，可直接进行其他孔注浆，直至当班完成后，用机油清洗注浆泵。在施工过程中如果出现下列情况必须停止注浆，达到设定注浆压力时；大量浆液泵入，但是泵不起压时；浆液从煤层中流出时。枪头卸压时注意观察周围人员卸压孔不得对朝人员。

对9202工作面开切眼顶板注浆效果分析，原措施规定的注浆参数，对扩巷处顶板的稳定性、整体性未达到预计效果。为确保切眼巷扩巷工程顺利进行，对其进行补充。原措施规定注浆孔间距为3 000 mm，现调整为4 000 mm；注浆管使用4 m长的4分钢管，调整为3 m长的4分钢管；孔深4 000 mm，角度为+15°，保持不变。对扩巷处顶板增加施工短部注浆孔，孔深2 500 mm，角度为+15°，每孔注3组注浆材料进行加固，注浆管使用2 m长的4分钢管。短部注浆孔在两个长部注浆孔中间施工，具体为：对已注浆区进行补孔注浆，孔间距为1 500 mm；对后调整注浆间距的，也进行补孔注浆，间距为2 000 mm。

9202工作面开切眼在煤柱下掘进，巷道上方为8#煤煤柱，矿压显现严重，表现为顶板破碎、两帮松软，顶板不易管理，对9202工作面开切眼支护参数进行调整，将支护排距由原设计的1 000 mm调整为800 mm，如巷道矿压仍显现严重，进一步将排距缩小至600 mm。如缩小支护排距后巷道矿压仍显现严重，在原有支护基础上每排支护中间加补Ф21.6 mm×12 200 mm锚索进行加强支护，锚索数量根据顶板破碎情况确定，且每排不少于2根；锚索托盘规格为300 mm×300 mm、200 mm×200 mm托盘，锚索托盘根据现场顶板实际情况而定，顶板破碎严重段巷道使用300 mm×300 mm托盘，顶板破碎现象较轻时使用200 mm×200 mm托盘。帮锚索调整为Ф21.6 mm×12 200 mm，由于煤帮松软现煤柱帮已增加2排帮锚索，如巷道需起底，起底后高度每增加1m增加一排帮锚索。

受矿压影响，9202工作面开切眼两帮收缩严重，已按宽4 200 mm掘进的巷道，现实际宽度为3 500 mm。扩巷宽度由原措施规定的2 800 mm调整为3 500 mm。激光线距采煤帮4 500 mm，保证巷道扩帮后不小于7 000 mm。顶板仍采用全锚索、钢筋钢带和钢筋网联合支护，顶锚索由原支护的3根增加为4根，锚索间排距为1 000 mm×800 mm。采煤帮采用帮锚杆、金属网联合支护，锚杆间排距为1 000 mm×800 mm。滞后工作面掌面12 m开始支棚，每隔1 500 mm支设一对工字钢梁配单体液压支柱，每对工字钢棚间距为1 000 mm。工字钢选用3 800 mm长的12#工字钢。巷道支护均采用边掘边锚，掘一排，锚一排。

在扩巷过程中，采用钢钎超前维护顶板。先在9号煤顶板下100 mm处平行于顶板施工22个孔，间距为0.2 m，孔深为2 m；然后将2 m长1寸钢钎穿入对应的孔中，提前对巷道前方顶板进行加强支护；锚网支护排距由原设计的0.8 m变更为0.6 m，锚网支护3排后，重新在9#煤顶板下平行于9#煤施工22个孔深为2 m的孔，然后将2 m长1寸钢钎穿入对应的孔中，提前对巷道前方顶板进行加强支护，以此循环进行。

9202工作面开切眼在掘进期间，顶板破碎难以管理，虽采取多种措施，仍造成多处高冒区，9202工作面开切眼巷贯通后，为确保扩巷工程在安全的前提下顺利进行，对开切眼内的高冒区进行处理。

采用木垛和工字钢棚结合的方法处理高冒区。备齐所使用的材料和使用工具，加强高冒区通风及瓦斯管理。木垛选用直径大于Ф120 mm，长度1 200 mm～1 800 mm的半圆木。施工前严格执行敲帮问顶制度，确认无安全隐患后，利用钢丝绳将工字钢梁两端吊挂在原顶部Φ21.6 mm×12 200 mm锚索下，工字钢梁至巷道底板高度不低于3 000 mm，高冒区下工字钢棚间距为1 500 mm，其它巷道下每隔1 500 mm支设一对工字钢棚，每对工字钢棚间距为1 000 mm。工字钢梁吊挂好后，开始架设木垛，木垛成井字型码放，首先在工字钢梁上顺巷码放底层，然后再垂直于巷道方向在底层上码放第二层，按此顺序一层一层地码到接紧顶板为止。木垛支设好后，在工字钢梁下两端支设单体液压柱，单体液压支柱的初撑力不得低于8 MPa，并拴好防倒绳。如高冒区面积大，需支设两个木垛时，木垛与木垛之间必须相互连接。

施工地点必须配备专职瓦斯员，随时检查工作地点前后20 m及高冒区的瓦斯情况，施工地点由通风科安设甲烷传感器并与机电设备闭锁，当瓦斯浓度达到0.8%时，能切断施工地点内所有设备电源。支设木垛时，必须保证木垛层层稳固、对齐，木垛接顶处必须用板梁、木楔刹紧、背实、背稳，保证木垛接顶牢固、可靠、有效。支设木垛时至少有三人配合作业，一人负责观察顶板，一人递料，一人支设木垛。施工人员传递木料时，双方要口径一致，以防掉物伤人。巷道较高需搭架时，必须搭设牢靠。

旧街煤业8#和9#煤层为近距离煤层，9202工作面开切眼位于上组8#煤层煤柱应力集中区，在掘进过程中存在顶板破碎和煤帮松软等矿压显现问题，采用了支护参数调整、注浆、扩巷和高冒区处理等一系列支护措施。该支护措施对阳泉区域近距离煤层巷道内错布置方式的巷道支护具有一定的参考意义，经济和社会效益显着。