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1、破碎顶板巷道超前支护的实践与认识 1 前言 孙村煤矿开采深度达到-1 100 m水平，距地面的垂直距离为1 300 m。井田内断层比较发育，共有主要断层26条(落差10450 m)，大中型断层19条，均为正断层，倾角4580，一般6570。断层走向有NW、NE、近SN，以NE向为主。断层发育以高角度正断层为主，岩性较差，部分煤层的顶底板为破碎的软岩，在四层底板及八层附近是破碎的泥岩；另外，随着深度增加，断层条数增多，落差增大，断裂构造越加复杂。由于受深部地应力、矿压的影响，在穿层掘进、断层、破碎带、复合顶板及煤柱周围，煤岩体破碎压力大，掘进施工期间由于煤岩体松动破碎，顶板易掉顶、片帮，难以再进
2、行锚杆支护，漏顶处需进行穿顶，过后需复棚，施工难度大，安全不能保证，往往造成施工进度慢，给安全造成较大的威胁，也严重影响锚杆的推广应用。针对这一突出问题，孙村煤矿在破碎顶板巷道的施工时，采取了提前打管缝锚杆的超前支护技术，通过近年来的摸索和实践，取得了明显的效果。2 超前支护的施工方法 2.1 半圆拱锚网喷巷道的超前支护遇构造、托顶煤及顶板破碎时，采用以下措施： 首先将巷道的永久支护支到掘进工作面，每次爆破前，紧跟掘进工作面再采用风钻配22 mm六棱中空钎子，在巷道掘进工作面施工方向沿巷道的轮廓以3045角向围岩内打入一排超前金属管缝锚杆(33 mm1 800 mm)并压网，每排一般不少于5根
3、，间距0305 m，打超前管缝锚杆作辅助临时支护。当超前支护施工完毕后，根据超前支护的距离开始打眼。 打眼时循环进尺07 m，爆破前最大空顶03 m，爆破后最大空顶10 m，掘进工作面软岩部分采用密打眼(周边眼距缩至300 mm)、预留保护层、少装药等方法，减轻对围岩的破坏。爆破后先进行敲帮问顶，严格执行敲帮问顶制度，人员站在支护完好的安全地点，用长度大于15 m的长把工具，摘除危岩悬矸(包括掘进工作面)后再进行初喷。 初喷厚度不小于30 mm，一般在3050 mm，初凝20 min后开始前移前探梁，初喷期间严禁人员进入空顶区。人员站在支护完好的安全地点进行操作，一人持喷头，一人辅助照明并负责
4、联络，观察顶帮安全和喷射质量，前探梁使用3英寸及以上钢管制作，长度不小于32 m；吊环的强度要与前探梁的强度相匹配。上吊环的锚杆必须留有足够的丝扣，一般不小于40 mm， 以保证吊环的牢固。前探梁到掘进工作面的端面距不得大于03 m。用方木、木篦与顶板按实，用木楔固定。 做好临时支护后，在临时支护的掩护下进行永久支护的打眼、挂网、安装锚杆等工序。 在压力增大，变形严重时，及时进行顶板锚索加固，锚索间排距25 m25 m，由巷道正中向两侧对称布置2排，锚索长度不小于6 m，滞后掘进工作面根据压力大小控制在010 m内进行。2.2 平顶锚网带巷道的超前支护遇构造、托顶煤及顶板破碎时，采用的施工方法
5、与半圆拱锚网喷巷道的超前支护基本相同，区别主要有： 金属管缝锚杆施工的方向不同，平顶锚网带巷道的超前支护紧跟掘进工作面，在巷道顶板方向以3045向围岩打入一排超前金属管缝锚杆(33 mm1 800 mm)并压网，施工的管缝锚杆数量也相应改变。 爆破后，往前移前探梁，没有初喷这道工序。 托顶煤施工时，锚索加固更及时，一般滞后掘进工作面不大于3 m，锚索布置在巷道顶板中间位置，呈双排布置，排距20 m，锚索间距30 m。3 超前支护的效果及简要分析孙村矿近几年来在巷道过断层破碎带、软岩、托顶煤等施工中，采用提前打金属管缝锚杆超前支护，结合缩小循环进尺和空顶，坚持小循环，以保持围岩强度，对破碎松软围
6、岩起到了较好的超前支护作用，有效地控制了顶板，杜绝漏顶事故的发生，也促进了锚杆支护的大面积推广，巷道锚杆的支护率达到100%。实践证明，超前施工金属管缝锚杆是一种有效的前探支护，施工工艺简单，操作方便，掘进速度快，它能够及时有效地加固破碎松软围岩，与永久支护连成一体，效果非常明显。另外，超前支护能起到超前卸压的作用，对防止冲击地压的发生也具有一定的作用。分析管缝锚杆超前支护所起的作用，主要是巷道开挖后，破坏了围岩原始应力的平衡，引起围岩应力的重新分布。在破碎松软围岩中，围岩受开挖影响而破裂、碎胀，破裂、碎胀的围岩作用在支撑体上，碎胀的围岩黏合性差，本身强度很小，而支承压力来压迅速，当支承压力没
7、有及时支护或支护强度不够时，将导致巷道的冒顶、片帮，这也是初期锚杆支护难以推广的主要原因。而提前施工管缝锚杆进行超前支护后，由于锚杆有一定的张拉作用，提高巷道围岩承载能力，对围岩起到一定的加固作用；另外，由于破碎围岩的空顶比较小，超前支护的管缝锚杆一端被永久支护的锚杆和网悬吊，一端打在掘进工作面的岩体中受岩体的支撑作用，所以给破碎围岩很好的支撑作用，保持了破碎围岩的稳定，有效地控制了破碎围岩的冒落。4 结论通过采用超前支护，有效地控制了破碎松软围岩，结合爆破后的初喷，有效地控制了顶板，杜绝漏顶事故的发生，也促进了锚杆支护的大面积推广。5 超前支护存在的问题 超前支护采用超前注浆时，由于深部压力大，注浆较困难，另外，注浆的工序比较复杂，给施工带来一定的困难，所以推广较慢。 超前支护的锚杆比较单一，目前使用的仅是管缝锚杆，以后产品的种类需进一步开发。 目前对超前支护的认识不够深刻，机理尚需进一步研究，特别是超前支护和冲击地压防治的关系。 支护的工艺需进一步改进，使前探支护和永久支护有机地结合起来，起到有效的加固作用。 在破碎围岩的施工中，提前打前探锚杆进行超前支护，结合爆破后的初喷可以代替前探梁作为临时支护。