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摘要:结合采区通风降阻巷掘进工作面地质构造情况,高瓦斯矿井在煤体抽放瓦斯后,掘进时出现顶部破碎、强度降低现象,为了防止井下掘进巷道发生冒顶事故,根据巷道的不同类型、不同施工地点及工艺,采取相应的支护形式,保证支护质量。
关键词:掘进;临时支护;顶帮管理
顶板是矿建期间的安全生产的主要危险源。煤矿掘进井巷支护施工工艺必不可少,但在永久支护前工作面存在一定的空顶时期,因为巷道围岩的整体被破坏,稳定性降低,煤(岩)体变破碎、强度降低,宜发生冒顶事故,是现场的重大安全隐患。在掘进施工过程中采用可靠的临时支护方式就显得更加重要。
1.地质构造情况
采区通风降阻巷位于下10煤运煤联络巷与新回风联络巷中间。该巷道主要充水因素为煤层顶板砂岩裂隙水、小构造帯裂隙水及下5煤灭采空区积水。根据物探资料,顶板砂岩含水量较小,但该位置距离库车河较近,低于河床面180~240m,预计库车河水会产生侧向补给,但在顶板不受破坏的情况下,补给量不会对掘进造成影响。
巷道沿下10煤底板掘进。下10煤黑色,粉末状-碎块状,性脆,光泽暗淡,断口节理不明显,均一状结构,局部丝炭含量高,煤层倾角平均12°,向北煤层逐渐变大,最大倾角14°,煤层厚度局部有变化。
2.临时支护要求及工艺
井巷支护是煤矿掘进工作面一项基本的生产工艺和要求,但在永久支护前迎头总存在一段时间的空顶、空帮,成为危及人员安全的一个危险源。
该矿井属高瓦斯矿井,在采掘作业前已对煤体进行一段时间抽放,受抽放影响,在掘进施工过程中出现顶部破碎、强度降低,为确保人员作业安全,采取可靠的临时支护措施必不可少。
一次掘进时,打好3~5根DWB28-30/100轻型单体液压安全点柱对顶板进行临时支护。
3.临时支护方案
3.1矩形炮掘巷道
炮掘巷道断面为矩形时,应采用单体柱配钢梁架棚方式进行临时支护,距离永久支护不大于1m,当距工作面大于0.4m时,需再设一架临时支护棚子(见下图)。
要求单体柱初撑力不小于30KN,柱头要拴防倒绳。临时支护棚可在永久支护完成撤除。
3.2拱形炮掘巷道
炮掘巷道为半圆拱形时,应采用3根带帽单体柱支护方式,柱帽采用φ180×1000mm的小板梁,板梁顺巷道布置。点柱距永久支护800—1000mm,其中,巷道中部一根,两帮距巷帮约0.8—1.2m处各支一根(见下图)。
要求点柱穿鞋支实,初撑力不小于30KN,柱帽与顶板缝隙用木楔打紧、背实,保证支护效果。
4.临时支护措施及巷道顶帮管理
在工作面采用爆破施工后,为防止冒顶、片帮伤人,掘进巷道工作面及帮部要采取防止片帮的安全措施。在支护完成后,还要在掘进面挂网防止片帮伤人。要求网上下要固定牢固,保证防护效果。
根据岩性,控制空顶距,当遇到破碎带或层理。裂隙发育时,应紧跟掘进支护。在破碎带掘进巷道,要缩小支护棚距,用拉条将棚子连成一体,防止推跨。
巷道在掘进过程中应及时进行顶板探测,随时掌握顶板岩性的变化,合理调整锚杆、锚索的参数,使其锚固端在围岩松动圈以外,保证有效的锚固长度。锚杆(索)巷道的锚杆(索)必须及时支护,避免空顶。尽可能做到锚杆(索)及早与围岩共同承载,充分发挥锚杆(索)的主动支护作用。锚杆(索)选型时,必须有足够的承载力;施工时要严格按工序质量要求进行,并特别注意按要求施加足够的预应力。
迎头安全点柱应使用单体液压支柱,要求单体必须正规有劲、穿鞋戴帽(木鞋、木帽),初撑力不低于50KN(6.5MPa)单体泄压口朝向迎头方向。顶部永久支护锚杆必须紧跟迎头,且逐排向迎头施工,距离迎头的最大控顶距离不得超过一个循环进尺加300mm,一个循环结束后,紧靠迎头的一排顶部锚杆,距迎头的最大控顶距离大于200mm,小于500mm。巷道每掘进30~50m或每300根锚杆必须做一组抗拔力测试,要求顶锚杆抗拔力不低于80kN,帮锚杆抗拔力不低于60kN。
5.结论
本文总结了煤体瓦斯抽放后,掘进巷道对沿煤底板施工,在煤层垂直裂隙发育,顶板破碎等条件下,综合分析运用临时支护技术分析,采用单体液压安全柱进行主动支护,使支护质量明显提升,同时对工作面采取防冒顶、片帮措施,消除了掘进工作面安全管理死角,大大提高了安全保障性能。
【作者简介】
刘强(1982-),男,工程师,毕业于中国矿业大学工程管理专业,主要从事矿井建设技术工作。