过高冒区巷道掘进施工工序及安全技术措施研究张瑞霆

32018年第2期过高冒区巷道掘进施工工序及安全技术措施研究张瑞霆（大同煤矿集团宏泰矿山工程建设有限责任公司，山西大同037003）摘要结合塔山矿二盘区5216巷假顶及掘进施工过程中巷道变形严重、煤体破碎、工作面迎头漏顶等安全威胁，提出了高冒区施工顺序、工作面掘进施工工艺等优化方法，探讨了高冒区及掘进工作面采取的特定的安全技术措施。关键词高冒区掘进施工中图分类号TD263.4文献标识码Bdoi:10.3969/j.issn.1005-2801.2018.02.002StudyontheConstructionProcedureandSafetyTechnicalMeasuresoftheOverdriveRoadwayExcavationZhangRui-ting(HongtaiMineEngineeringConstructionCo.,LTD,DatongCoalMineGroup,ShanxiDatong037003)Abstract:Takingintoconsiderationthesecuritythreatssuchasroadwaydeformation,coalcrushing,facehead-ontopleakageofworkingfaceetc.intheprocessofconstructionoffalseroofandtunnelingof5216roadwayinpanel2ofTashanCoalMine,inordertoensuresafetytunnelingconstructionintheundergroundmine,thepaperputsforwardsuchoptimizationmethodasthehighriskzoneconstructionsequence,workingfaceexcavationconstructiontechnologyetc,whichprobesintothespecificsafetytechnicalmeasurestakenbythetunnelingfacesandhighriskarea.Keywords:highriskareatunnelingconstruction收稿日期2017-10-17作者简介张瑞霆（1985-），男，工程师，2009年毕业于大同大学工学院矿建专业，现在大同煤矿集团宏泰矿山工程建设有限责任公司从事井下管理工作。大同煤矿集团宏泰矿山工程建设公司三队施工的5216顺槽巷于2016年10月7日在里程1513m处与综采8214工作面接近，临近采空区作业，由于受到8214面的采动及地质构造影响，造成5216巷压力显现、巷道变形严重、煤体破碎，且在工作面迎头发生漏顶现象。为了确保掘进工作面的安全，就必须对高冒区采取特定的安全技术措施。1高冒区处理（1）U29钢棚已经架设至距工作面13m位置处，先将U29钢棚进行加强支护。（2）使用气动式ZBQS-8.4/12.5注浆泵对高冒区顶部及周边注马丽散粘接材料对顶板进行粘接。通过专用的注浆管、注浆泵和注浆管路,将粘接材料注入到煤岩层的孔隙、间隙和空洞中去,粘接剂经过扩散、凝固、硬化,降低煤岩层的渗透性,改变其力学状态，使围岩形成整体，以提高围岩的自身强度和稳定性。（3）使用液压钻对注完粘接材料的高冒区附近进行锚索支护。（4）冒顶处采用1寸钢管向顶板上插入钢针超前支护，钢针规格Φ25.4×3600mm，间距200mm，钢针外露长度600mm,并用JW锚索梁固定。（5）对高冒区进行喷浆支护。（6）使用机组将高冒区漏下来的煤矸石清理干净。（7）将U29钢棚架设至工作面。（8）对高冒区注充填材料进行充填。2过高冒区掘进施工（1）工作面支护形式：顶板支护为六根Φ22×10300mm锚索配合六眼JW锚索钢带联合支护，支护间排距为900mm×800mm。角锚索支护为Φ21.8×4300mm的锚索和600mm长的11#矿用工字钢支护。帮支护为：锚杆、钢护板、金属网联合支护。采煤帮锚杆为Φ22×2000mm螺42018年第2期纹钢锚杆；煤柱帮锚杆为Φ22×3000mm长耦合让均压锚杆（带让均压装置），每排四根，间排距为1000mm×800mm；钢护板规格为450mm×280mm×4.75mm的钢护板；金属网为网格50mm×50mm金属网。（2）工作面掘进前，将原设计的JW高强度锚索梁支护间距由800mm调整为600mm。（3）工作面掘进前，根据现场需要在顶板上打六个间距为900mm、深度为3000mm和6000mm的倾斜钻孔进行注粘接材料，深孔与浅孔交叉施工。钻孔距顶板600mm，孔的方向与顶板夹角为45°，孔径28mm，封孔2000mm。（4）注完粘接材料后，插一排钢针，机组割三个循环，每个循环割600mm，支护600mm。割完两个循环后再注粘接材料、插钢针，如此循环，直至顶板完好。（5）U29钢棚必须紧跟工作面，最大控顶距不得超过两架U29钢棚支护间距。（6）如果仍发生漏顶现象，必须及时联系通风区对漏顶处施工假顶，同时要注意瓦斯等有害气体的监测。3过高冒区安全措施3.1瓦斯防治措施（1）过断层时要提前打好瓦斯释放孔，每次打3个，深度为3m。（2）加强通风管理，防止瓦斯积聚。（3）现场人员必须配带瓦斯便携仪，并在巷道中部派设专人进行瓦斯监测。（4）加强井下电器管理，严格执行“三专两闭锁”，加强风筒管理，加强风量控制。（5）过断层时跟班干部必须24h跟班，瓦检工每天进行四次检查，发现问题及时汇报。（6）随时检查和监测通风设备的运转情况，保证风量。3.2顶板安全措施（1）严格执行“敲帮问顶”制度。（2）必须按规定使用前探梁，若前探梁不能正常使用时迎头必须打带帽点柱对顶板支护，木柱直径不得小于18cm，木柱间距为1.0m。采用带帽点柱进行临时支护时必须将点柱打在实底上，打牢打实，严禁任何人员空顶作业。（3）施工过程中，若发现顶板掉碴等冒顶征兆时，要将全部人员撤离施工现场至安全地点，待有效消除安全隐患后才可进入施工现场。（4）过断层时要提前打顶板离层仪孔，随时监控顶板，发现顶板变化较大，及时汇报矿调度。（5）各施工人员均必须在支护完好的情况下作业，不安全不施工。（6）若炸帮巷道超宽，锚杆距离达不到支护要求时，必须补打锚杆。（7）打眼时，各支护必须按要求施工，必须将支护缩到最小控顶距内。（8）凡损坏的支护，必须及时修复或重新施工，确保各支护安全、有效，防止发生顶板事故。3.3注粘接材料安全措施（1）依据相关规程和地质条件，在厂家技术人员指导下留设注射孔和打孔。（2）准备清洗剂，水、机油（50kg）以及装水的旧桶；准备足够的棉纱和木楔用来减少原料顺缝隙流出量。（3）施工人员和厂家技术人员要做到互相配合，密切协作，搞好施工。（4）注浆工作人员要切实保护好自身的安全。3.4架棚安全措施（1）施工前必须搭设牢固的脚手架（工作）平台，平台使用2寸钢管加工而成，配合50mm厚、4m长木板搭设牢固，木板间用扒钉或8#铁丝连接牢固；平台长度不小于2m，高度要能够满足现场施工需要，每班必须有专人检查，确保牢固可靠。平台上人员必须佩戴保险带，保险带要高挂低用，生根牢固。平台上最多不得超过4人同时作业。（2）架棚施工过程中，对铺设好的风筒要做好保护措施，若发现风筒被划破应及时进行修补，确保工作面正常供风。（3）在架棚施工过程中，为保证原有木柱支护有效，每开帮一处木柱支柱，就必须及时对该处进行架棚施工。架棚完成以后，再对下一处木柱支柱处进行开帮。（4）在拆除原有木柱时，施工现场必须确保有6人以上方可施工。（5）施工过程中，必须确保巷内行人不行车，行车不行人。4结语宏泰三队在过高冒区掘进施工时，采取了有针（下转第7页）72018年第2期计整理绘制成曲线如图2所示。图21#测站巷道表面位移变化曲线从图2可以看出：（1）顶底板最大相对位移为136mm，其中顶板最大下沉量42mm，在掘进迎头后方140m处变形趋于稳定；最大底臌量84mm，在掘进迎头后方176m处变形趋于稳定。（2）在观测期间，两帮最大相对位移为309mm，其中实体煤帮最大位移119mm，煤柱帮最大位移160mm。（3）巷道断面收缩率在10.88%左右，不影响正常使用和安全生产。4.22#测站巷道表面位移变化1511皮带顺槽掘进期间2#测站的实测数据统计整理绘制成曲线如图3所示。图32#测站巷道表面位移变化曲线从图3可以看出：（1）在观测期间，顶底板最大相对位移为169mm，其中顶板最大下沉量74mm，在掘进迎头后方161m处变形趋于稳定；最大底臌量95mm，在掘进迎头后方149m处变形趋于稳定。（2）在观测期间，两帮最大相对位移为312mm，其中实体煤帮最大位移126mm，煤柱帮最大位移156mm。（3）巷道断面收缩率在12.09%左右，不影响正常使用和安全生产。4.3观测总结综合分析上述数据，可以得到1511皮带顺槽在掘进期间的变化规律：巷道掘进期间，沿空巷道的表面位移随距迎头距离的增大而逐渐增大，最终趋于平稳。巷道表面变形经历了从急剧升高到缓慢升高再到趋于稳定三个阶段，急剧升高段位于距离迎头约150m以内，趋于稳定段位于距迎头170m以外，底鼓变形稳定在84~95mm范围内，顶底板移近量稳定在136~169mm，实体煤帮移近量稳定在119~126mm，采空区侧帮移近量稳定在156~160mm。巷道两帮位移大于顶底板位移，而实体煤帮位移小于采空区侧煤帮。5结论（1）影响巷道围岩稳定性的弱结构因素依次为巷道两帮、顶底板及帮角、底角部位。（2）沿空巷道围岩非均称就是通过对沿空巷道围岩弱结构（巷道顶底板、两帮及帮角）进行重点支护或弱化，改善弱结构体的力学性能与局部围岩应力状态，有效控制弱结构体的位移和围岩塑性区的发展，避免巷道围岩中的弱结构体过早破坏与失稳，以及由此而引起的巷道整体围岩的破坏与失稳。（3）1511皮带顺槽的非均称支护方案：左旋无纵肋螺纹钢锚杆+预应力锚索+钢带联合支护方案，支护参数选择时对采空区侧煤帮及帮角略有倾斜。（4）巷道围岩非均称控制技术是在保证技术可行、经济合理、安全可靠的前提下对现有支护形式进行优化创新，主要做好服务年限、层位岩性、顶底两帮、地压影响、特殊区域五个方面的差异化支护，使得支护形式和参数向“一巷一策、一巷多策”转变，具推广意义。【参考文献】［1］樊克恭,蒋金泉.弱结构巷道围岩变形破坏与非均称控制机理[J].中国矿业大学学报,2007,36(1):54-59.［2］代进.综放回采巷道围岩裂纹扩展与类板结构及其非均称控制[D].青岛:山东科技大学,2007.（上接第4页）［1］王刚.试析煤矿掘进过断层技术中常见的问题与对策[J].科技创业家,2013(20):71.［2］张二合,吴猛,赵海良.掘进工作面过断层方案优化[J].科技传播,2011(21):168+179.［3］王涛.浅谈综采过断层软化岩石技术的应用[J].黑龙江科技信息,2013(16):111.对性的安全技术措施，合理确定施工工艺和顺序，大大降低了掘进漏顶次数，月单进提高100m，提高了生产效率和经济效益。【参考书目】