大湾煤矿121102轨巷围岩支护技术研究.pdf

大湾煤矿12 110 2 轨巷围岩支护技术研究莫兴（贵州水城矿业股份有限公司同大湾煤矿，贵州六盘水5 5 3 0 12)摘要：大湾煤矿12 110 2 轨巷围岩较为松软，遇水及空气等容易风化，巷道受邻近采空区、上覆采空区煤柱等影响，围岩裂隙发育、局部位置应力集中,给轨巷围岩控制工作带来较大困难。为确保12 110 2 轨巷的安全使用，巷道顶板采用全锚索支护,巷帮采用树脂锚杆支护，全断面挂钢筋网,及时封闭巷道表面围岩、提高支护效果，改进喷浆管路,在喷浆机出料口处安装斜角三通进行二次增压,实现长距离喷浆目的,提高喷浆效率。现场应用后,12 110 2 轨巷围岩变形量大、喷浆效率低等问题得以解决，可以有效控制围岩变形。关键词：围岩支护；软岩巷道；远距离喷浆；锚索支护中图分类号：F406.3;TD353随着矿井服务年限的增加,井下采掘范围及深度不断增大，煤炭回采及巷道掘进受地质构造、水、瓦斯及破碎围岩等影响更为突出1-3 。当巷道掘进遇破碎围岩或高应力区时，容易导致围岩变形量大、支护困难等问题,采用喷浆技术及时封闭围岩,对提高围岩控制效果、减少围岩变形有促进意义4-。现有喷浆设备喷浆距离有限（一般不会超过2 0 0 m）、喷浆覆盖距离小、喷浆机需随着巷道延伸频繁移动，同时喷浆使用材料无法集中码放，整体喷浆效率较低，导致巷道无法及时喷浆，造成巷道风化严重6 。大湾煤矿12 110 2 轨巷受邻近采空区、上覆采空区煤柱应力集中等多因素影响，面临围岩破碎、支护难度大、围岩变形严重等问题，提出在原有的锚网索支护基础上结合远距离喷浆技术，提高喷浆效果。文中分析了12 110 2 轨围岩支护面临的问题及支护技术方案，为其他矿井类似情况的围岩控制工作开展提供经验借鉴。1 工程概况大湾煤矿井田走向长11km，井田平均倾斜宽2.5km,面积2 3.7 km，批准开采7#、9#及11#等多层煤层。12 110 2 轨巷位于大湾煤矿东井西翼，巷道南侧为西翼集中皮带运输巷，北侧为采区边界,东临12 110 1采空区、留设煤柱宽度为10 m，西侧为12 110 2 综采工作面。121102轨巷上覆5 1m为2#煤层（12 0 2 0 1、12 0 2 0 2 工作面）采空区，上覆3 0 m为7#煤层（12 0 7 0 1工作面）采空区，在2#及7#煤层采空区煤遗留有保护煤柱，导致121102轨巷在掘进期间产生了局部应力集中。121102轨巷采用EBZ-160掘进机进行掘进、一次成巷，掘进工作面的装载装置为SGB-420刮板输送机、SDJ-1000型胶带输送机等运输。巷道采用58文献标识码：B文章编号：10 0 8-0 15 5(2 0 2 3)12-0 0 5 8-0 3FBDNO7.1/245kW型风机（一用一备）供风，供风量为5 8 0 8 5 0 m/min，并采用直径为8 0 0 mm抗静电、阻燃风筒。轨巷沿11#煤层顶板掘进，11#煤层厚1.8 4 2.9m，内生裂隙发育，夹研2 5 层,煤层赋存稳定，全区可采,11#煤层为突出煤层，瓦斯含量大，原始瓦斯含量13.8 m/t。11#煤层伪顶为深灰色薄层炭质泥岩、直接顶为灰色薄层泥质粉砂岩夹薄层状菱铁矿层、基本顶为灰白色中厚层至厚层细砂岩，显水平层理；底板为灰色薄层状泥岩及泥质粉砂岩，显水平层理。掘进过程中，必须加强瓦斯及防突管理工作。由于12 110 2 轨巷邻近12 110 1采空区，巷道顶板存在炭质泥岩（伪顶）、泥质粉砂岩（直接顶），顶板岩层遇水、空气等容易风化，巷道掘进时需从上覆采空区煤柱下方经过，导致12 110 2 轨巷围岩变形严重、支护难度大。因此，需要结合12 110 2 轨巷现场实际条件制订有效的支护技术方案，实现巷道围岩变形有效控制。2巷道围岩支护技术受12 110 1采空区及上部采空区煤柱等影响，在大湾煤矿12 110 2 轨巷掘进过程中，发现巷道围岩变形控制难度较大，虽然采用锚网索高强支护对围岩变形进行了有效控制，但12 110 2 轨巷围岩表面裂隙发育、顶板岩体遇水、空气等风化等多重因素影响，导致变形量大。为此，建议在锚网索支护后及时进行喷浆,封闭巷道，避免围岩风化并提高锚网索与围岩耦合效果,确保巷道断面满足使用需要。2.1永久支护参数设计当12 110 2 轨巷采用EBZ-160掘进机进行掘进时，掘进机截割前顶板上的永久支护到迎头距离不大于0.8 m，两帮截割前永久支护到迎头的距离不大于15m，截割后顶板上的永久支护到迎头距离不大于2 m，两帮截割后永久支护不大于17 m，遇顶板破碎带时，顶、帮支护必须紧跟迎头。通过适当缩小永久支护与迎头间距，减少围岩变形量。121102轨巷顶板全断面采用锚网喷支护，顶板采用直径为2 1.6 mm、长度为6 2 0 0 mm锚索配合矿用钢筋网进行支护，锚索间排距为10 0 0 mm1000mm；12 110 2轨巷两帮采用直径为2 0 mm、长度为2 5 0 0 mm树脂锚杆全断面锚网喷支护，采用0 2 1.6 mmL=6200mm铺索间排距；10 0 0 mmX1000mm，钢筋网初喷覆盖岩面配合矿用钢筋网进行支护，锚杆间排距为10 0 0 mm1000mm。锚杆索采用MSK2335型（规格为23mm350mm）锚固剂,每根树脂锚杆使用3 节锚固剂、锚索使用5 节锚固剂。托锚杆的托盘由厚8 mm的钢板加工成15 0 mm150mm的正方形碟形托盘，锚索托盘由10#钢压制成2 0 0 mm200mm的正方形托盘。钢筋网采用6.5mm钢筋焊接而成，网片规格为：长宽=1400mmx900mm。具体道支护断面见图1。口巷道中心线L-2500mm的树脂错杆间排距10 0 0 10 0 0 m，钢筋网水沟；4 cbmmX300mm15002.2围岩喷浆大湾煤矿巷道围岩喷浆采用9U型喷浆机，喷浆实际距离一般为15 0 2 0 0 m。为扩大喷浆覆盖范围，一般采用下述两种喷浆方案：采用多台喷浆机输送砂浆进行接力喷射；采用跟迎头前移喷浆机，并通过人工运砂逐步喷浆。在上述喷浆方案中，人力、喷浆机数量投人都很大、劳动强度高，喷浆效率较低，严重制约了喷浆进度，无法达到快速封闭巷道围岩的目的。巷道运输环节多，轨道系统只铺设至巷道开门口，后续喷浆距离较远，因此要对喷浆设备进行改造，以便实现远距离喷浆，提高喷浆效果。结合现场喷浆设备布置情况，提出通过提高喷射压力扩大喷浆覆盖范围，实现远距离喷浆，减少喷浆机、喷浆材料等移动次数。具体方法如下：将斜角三通安装在喷浆机出料口处（临近抱箍处），形成二次增压（喷浆机一次、出料管口两次）；改进后，喷头出口压力得16004600S=11.78m2图1巷道支护断面图到明显提高，不会出现堵管和倒流现象，喷射效果良好，大大提高了喷浆效率。具体斜角三通安装位置见图2。32截止阀2寸铁管短节喷浆机斜角三通位置（出料管口）图2 斜角三通安装位置示意图一台喷浆机利用压风进行喷浆，在喷浆机出料管口处增加一个斜角为3 0 的三通并连接压风管，在喷浆机开始喷浆时,利用斜角三通形成二次增压（喷浆机一次、出料管口两次），即采用多支管送风增加喷头出口压力,增加喷浆距离。5915001寸半变3 2 变头喷头喷浆施工前，必须对喷浆区域内的顶帮杂物进行清理，撕网必须重新补网处理，将喷浆区域内的巷道用水洒冲洗干净,之后方可进行喷浆。在具体喷浆时，水泥：砂（重量比）应按1：3 进行配比，水泥：速凝剂（重量比）应按10：1进行配比，确保砂浆强度达到C20，保证喷浆施工质量；喷枪应垂直岩石喷射，喷头与岩石之间的距离应保持在8 0 0 10 0 mm。在喷射过程中，喷头呈螺旋状移动，一圈压半圈;喷浆厚度一次不能太大，顶部厚度一般不超过5 0 mm，帮部厚度不超过100mm，如一次喷厚达不到要求，应等待至少15 min再进行补喷；在施工点退后5 m的范围安装一组防尘喷雾，并在施工过程中打开防尘水幕,防止粉尘飞扬。2.3现场应用效果2.3.1围岩变形控制效果121102轨巷受采空区侧向应力及上覆采空区煤柱等影响，巷道围岩变形量较大，如不及时对巷道进行喷浆封闭，将会导致巷道变形越发严重，产生巨大的修复工程量。在12 110 2 轨巷采用锚网索+远距离喷浆技术后，可实现巷道围岩有效控制。利用远距离喷浆技术进行喷浆，喷浆距离达到7 0 0 m以上，减少了喷浆机投入和劳动强度，有效解决了因运输条件差造成的喷浆困难问题。为掌握围岩控制效果，布置测站对轨巷围岩变形进行持续跟踪，具体结果见图3。从图中可看出，支护及喷浆完成后3 5 d,巷道围岩变形基本趋于稳定，其中顶板、底板、左帮（煤柱帮）及右帮变形量分别为56mm、8 5 m m 112 m m、6 4 m m，除左帮（煤柱帮）变形量较大外,其余各位置变形量均较小。12 110 2 轨巷围岩变形量在允许范围内，可满足后续使用需要。120100806040201020图3 围岩变形监测曲线2.3.2远距离喷浆效果喷浆距离可超过7 0 0 m，减少了喷浆机的投人和劳动强度，有效解决了因运输条件差而造成的喷浆困难。从减少喷浆机、工作人员使用量等方面对比远距离喷浆与原有喷浆方式，具体如下：喷浆机投人方面。节约2 台喷浆机，费用：150002=30000元。劳动力投人方面。每小班节约2 名喷浆机看守人员，每月节约费用：10 0 2 90=18 0 0 0 元。整条巷道喷浆按3 个月计算，可节约人力成本5 4 0 0 0 元。材料浪费方面。根据实际考察结果得知，每增加1台喷浆机送料，砂浆浪费率将提高10%左右，同时会提高喷浆成本。减少喷浆机后，能够节约成本2 4 0元/m10%2台7 0 0=3 3 6 0 0 元。改进后喷浆效果大大提升，为矿方节约施工成本11.7 6 万余元。采用远距离喷浆技术后，在保证喷浆质量的同时减轻了职工劳动强度，节约了成本、提高了喷浆效率。3结语121102轨巷受顶板软岩、邻近采空区以及上覆采空区煤柱等综合影响，围岩破碎、支护难度高。为实现围岩变形有效控制，提出采用锚网索支护方式，顶板采用全锚索支护,巷帮采用树脂锚杆支护，为对围岩及时喷浆,改造现有的喷浆管路,实现远距离喷浆。采用多支管送风增压、一台喷浆机的方式实现了远距离喷浆，对掘进巷道较长或运料困难且需要喷浆的巷道有着较强的参考意义，有效提高了煤矿围岩支护喷浆效率。采用顶板全锚索支护后，明显提升了顶板支护强度，减少了顶板围岩量；同时，采用远距离喷浆技术及时封闭了围岩。现场应用后,12 110 2 轨巷在允许范围内，喷浆机、人力资源投人等明显降低，实现了对巷道围岩变形的有效控制。参考文献：1刘涛.远距离喷浆机在马兰矿的应用J.机械管理开发,2 0 2 2,3 7(11):13 5-13 6+13 9.2杜文君.弱胶结软岩巷道围岩支护技术研究J.机械管理开发,2 0 2 1,3 6(12）：2 18-2 19+2 2 2.3武冲锋.组合锚注支护在深部大断面巷道围岩控制的应用J.中国矿山工程,2 0 2 2,5 1（0 4）：5 6-6 1.4杜厚永，周琼阳.大功率远距离喷浆机在岩巷高效顶板右帮底板左帮406080100时间/d掘进中的应用J.内蒙古煤炭经济,2 0 2 0(16)：18 4-18 5.5冯兴隆，李争荣，者亚雷，等.断层穿过巷道固帮控120140底稳顶支护J.中国矿山工程，2 0 2 2,5 1（0 1）：2 8-3 2.6孙扬，王志远，张爱民，等.深埋高应力大变形巷道支护技术研究J.中国矿山工程，2 0 2 1,5 0（0 6）：2 6-3 0+3 4.作者简介：莫兴（198 4-），男，贵州纳雍县人，本科，工程师，从事煤矿采、掘、修技术管理工作。60