小煤柱掘进巷道支护施工工艺及要点分析

小煤柱掘进巷道支护施工工艺及要点分析

窦春光1贾宝山2

1扎赉诺尔煤业有限责任公司灵泉煤矿内蒙古满洲里021410；2辽宁工程技术大学研究生学院

摘要：随着开采深度及开采强度的增加，长壁开采出现了更多的矿压控制问题。主要体现在采深的增加和矿压显现的加剧，必须留设较大的煤柱以保护采准巷道，这就造成了煤炭资源的大量浪费，而且残留的护巷煤柱在较大深度的煤层中，还会引发一系列地质灾害，例如残留护巷大煤柱在较大深度的煤层中，会导致煤岩层压力增大，出现煤或瓦斯突出等动力现象，这样煤柱下近距煤层的采掘条件就会急剧恶化。这些护巷煤柱一般不能回收，大大浪费了煤炭资源，造成了很大的经济损失。另外煤柱的留设给矿井火灾预防带来困难。随着采深的加大，这一问题就更加突出，是困扰和影响煤矿安全和高效开采的重大问题。

关键词：小煤柱；掘进巷道支护；施工工艺；要点

1巷道围岩稳定性的影响因素分析

不同的矿井中巷道围岩的完整性和力学特性就不同，而且对于同一矿井，埋深不同，巷道围岩所受的地应力特征就不同，故影响巷道围岩稳定性的因素众多，在这里将影响因素划分为地质环境和施工条件两大类。

1.1地质环境

巷道所处深度、围岩特性、地质构造等对于巷道稳定性都具有很大影响。若是深度小，地质构造简单，围岩整体性好，则巷道支护较为容易，巷道也具有较强的稳定性。此外，可以适当减小支护强度，减小支护成本，还能增加可用空间，提高生产作业效率。若是深度较大，则地应力就随着增加，如果再加上地质构造复杂，围岩整体性差，则支护强度则需要增加，以求保证巷道的稳定性和安全性。

1.2施工条件

巷道掘进过程总施工工艺的选择对巷道的稳定性具有很大影响。目前，掘进局掘进和钻爆掘进是最常见的掘进方式。掘进机掘进适用于巷道断面大，煤岩硬度适中或者较小的情况。钻爆掘进则适用于煤岩硬度较大的区域。在硬岩条件下，钻爆技术可以大大提高掘进速度，但是若是使用不当，则有可能对巷道围岩造成破坏，影响巷道稳定性。在钻进爆破时，钻孔布置参数以及炸药装填参数对巷道掘进和巷道稳定性具有较大的影响，因此在实际生产过程总需进行严格计算。

2小煤柱掘进巷道支护工艺及要点

2.1锚杆施工工艺与要求

（1）进班准备：进行安全检查、设备检查与维护、物料准备等工作。

（2）巷道掘进：必须严格按设计进行，严格控制巷道成型。

（3）临时支护：掘进落煤后，对巷道进行简单清理，然后架设临时支护，所有的工作应在有临时支护的前提下进行，以保证工人的安全。

（4）出矸：出矸必须在有临时支护的条件下进行。

（5）锚杆施工工艺流程：钻巷道顶板中部锚杆孔→装树脂药卷→装组合好的锚杆→搅拌药卷→上紧锚杆螺母→依次完成其它的顶板锚杆，准备安装帮锚杆→钻帮锚杆孔→装树脂药卷→装组合好的锚杆→搅拌药卷→上紧锚杆螺母→依次完成其它的两帮锚杆→用扭矩扳手上紧所有螺母→用连网丝将金属网连好。

要求：帮锚杆的施工滞后顶板锚杆不能超过2排。

（6）锚杆施工顺序：巷道顶板锚杆由巷道中部向两侧施工。巷道两帮锚杆从上向下底角施工。

（7）锚杆孔的施工：顶板采用液压锚杆钻机施工，用B22的六方钻杆与Φ30mm的钻头配合施工顶板锚杆孔，打孔过程中，必须是短、长钎杆相结合进行施工。避免长钎杆施工时断钎伤人事故。巷道两帮用帮锚杆钻机施工，用Φ22mm的小麻花钻杆配合Φ30mm的钻头施工帮锚杆孔。

（8）锚杆钻孔的要求：

1）严格控制锚杆钻孔深度，误差控制在-20～+20mm范围内。

2）要求在打孔过程中不准移动钻机，保证钻孔平、直，不出现台阶。

3）钻孔要用水或风清洗干净，确保树脂药卷充分发挥其作用，使锚杆具有足够的锚固力。

4）锚杆钻孔应严格按设计施工，不允许出现钻孔向巷道轴向或侧向较大程度的倾斜，钻孔倾斜度控制在－5°～＋5°范围内。

5）当出现因爆破或打孔造成的锚杆孔附近岩面不平整的现象时，必需刷平岩面，且保证锚杆孔足够的深度，不准出现因巷道壁片落造成的孔深不够的现象。在打孔或安装锚杆过程中出现较严重的片帮时，应在锚杆托板后加木垫板，保证锚杆托板紧贴岩面。

（9）树脂药卷安装要求：药卷的数量必须和长度相符合，保证药卷总长度达到设计要求。

（10）成套锚杆的概念：是指一根锚杆包括：杆体、鼓形托板、球形垫、减摩擦垫、可实现一体化安装的高强度螺母（销钉螺母或堵头螺母）。

（12）树脂药卷的搅拌：总搅拌时间约为20s，此后停机，但不能缩下钻机，还应保持钻机较大的推力。

（13）紧固螺母：停机30s后再次启动钻机，将锚杆螺母上紧，托板和网（梯）紧贴岩面，使锚杆具有较大的初锚力。一个断面锚杆安装好后，必须用扭矩扳手再次紧固螺母，保证锚杆达到要求的预紧力。

（14）其它要求：

1）锚杆外露长度控制：锚杆螺母上紧后的外露长度应小于50mm。以保证螺母上紧，而不会因用完螺纹段仍没有上紧螺母现象的发生。

2）锚杆间排距：锚杆间排距误差应控制在－50～＋50mm范围内。

3）金属网的连接：网搭接长度不小于100mm，必需用联网丝丝连接，拧紧，连网扣间距为100mm。

（15）补打锚杆的规定，出现以下情况之一时必须补打单体锚杆：

1）巷道超高300mm，在超高处补打一根帮锚杆。

2）巷道超宽300mm，在顶板超宽处补打一根顶锚杆。

3）当巷道顶部出现局部冒落，或帮部出现片帮时，必需补打单根锚杆。数量根据现场情况而定。

4）当巷道顶部因围岩性质差而出现较大范围的围岩冒落时，锚杆应按冒落线轮廓施工。

5）当巷道顶部因围岩性质差而出现较大范围的围岩冒落时，锚杆应按冒落线轮廓施工。

2.2锚索施工工艺与要求

（1）地面准备

主要为锚索的加工。首先应检查钢铰线，截去松丝、严重锈蚀和死弯部分，按设计长度用无齿（砂轮）锯截断，视情况对整个锚固段进行除锈、除油污处理。

（2）井下安装工艺

锚索安装工艺流程为：钻巷道上部锚索孔→装树脂药卷→装锚索→搅拌药卷→装上锚索托板、锁具→张拉锚索→截去多余的外露锚索→完成安装。

要求：根据目前巷道情况，确定锚索的安装应紧跟掘进头，不允许滞后。

（3）锚索孔的施工

必须采用专用的锚索接长钻杆进行施工，钻头采用Φ30mm钻头，通过接长钻杆钻孔到设计深度。

（4）锚索钻孔的要求，主要强调以下几点：

1）要求在打孔过程中不准移动钻机，保证钻孔平、直，不出现台阶。

2）钻孔施工中必须采用采用B22接长钻杆、Φ30旋转式钻头湿式打眼。

3）钻孔要用水或风清洗干净，确保树脂药卷充分发挥其作用，保证锚索具有足够的锚固力。

4）锚索钻孔应严格按设计角度打设，不允许出现钻孔向巷道轴向较大程度的倾斜，钻孔沿轴向倾斜度控制在－5°～＋5°范围内。

5）锚索钻孔深度误差控制在±30mm；

（5）锚索树脂药卷的搅拌，必须按以下步骤进行：

1）插入树脂药卷前应检查其质量，并注意树脂药卷安装到位。

2）将锚索锚固段上的水、煤屑等擦拭干净，以免影响锚固力。

3）二人配合用锚索顶住树脂药卷缓缓送入钻孔（不能反复抽拉锚索），确保药卷全部送到孔底。

4）锚索下端装上专用搅拌驱动器，并与锚杆钻机连接，二人配合操作，边推进边搅拌，前半程慢速旋转，后半程快速旋转，搅拌时间控制在30s左右。

5）停止搅拌，但继续保持锚杆钻机的推力约3min，然后缩下锚杆钻机准备打下一个锚索孔。

（6）锚索的紧固

1）巷道上部树脂药卷锚固的锚索在锚固30min后进行紧固。

2）基本顺序为：装上大锚索托板（槽钢）→小锚索托板→锁具，并将其托到紧贴顶板，挂上张拉千斤顶。

3）开泵进行张拉，注意观察压力表读数，若千斤顶行程不够，应迅速回程，然后继续张拉，达到设计预紧力后，停止张拉，卸下千斤顶。

4）若钢绞线外露长度过长影响行人、运输等时，可用液压剪剪断多余的外露钢绞线。

（7）其它要点

1）对围岩条件差的，锚索应尽量靠近迎头安装。

2）锚索外露长度控制在300±20mm。

3）搅拌树脂药卷过程中不能停顿，要一气呵成，绝对不能反复搅拌。

4）锚索的张紧力控制在240kN以上。

5）锚索安装48h后，如发现锚索预紧力下降，应及时补拉或补打合格锚索。

6）张拉时发现锚固力不合格的锚索，应在其附近300mm的范围内补打合格锚索。

总之，在小煤柱掘进巷道支护中，为保障小煤柱及巷道的稳定性，沿空小煤柱掘巷需沿已经稳定的采空区边缘进行掘进，避免迎采掘进和采前掘进。

参考文献：

[1]田雷.小煤柱沿空掘巷支护控制实践的研究[J].山东煤炭科技，2018（06）：55-56+58.