上山掘进揭穿突出煤层的顶板管理技术

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1、上山掘进揭穿突出煤层的顶板管理技术郭金明（平顶山工业职业技术学院，河南平顶山467001）摘要：文章介绍了东一B组煤胶带机斜巷自下向上揭穿8煤层时，通过合理确定巷道揭煤断面，利用导硐施工法揭煤以及采用金属骨架、超前撞楔等超前支护技术，有效控制了揭穿8煤层期间的煤顶大面积抽冒问题，对顶板管理及防突、防火管理提供了安全可靠的技术保障，实现了安全揭煤。关键词：上山揭煤导硐施工金属骨架1问题的提出东一B组煤胶带机斜巷为潘一矿东一采区B组煤的主要运煤巷道，巷道下起于东一7煤皮带机下山,上至东部-540m皮带机大巷溜煤立眼,穿过该矿具有强突

2、出危险的8煤层。从岩巷揭穿突出煤层的危险性考虑，该巷道应从上向下揭煤，但由于上段没有相对独立的揭煤回风系统，其揭煤回风将影响至东二、东三采区。因此，为减小揭煤对其它采区的影响，该巷道采取自下向上揭煤，结合巷道以15°上山施工的实际，本次上山揭煤主要面临着两大难题：一是上山揭煤的突出危险较下山揭煤大；二是上山掘进的顶板管理难度较下山掘进大。以上两种情况都直接威胁巷道揭煤安全，尤其是在距8煤层顶板法距5米采取了高密度瓦斯抽放钻孔的防突措施后，本身呈“三软”（煤软、顶软、底软）状态的8煤层，其支撑硬度更低，一旦揭穿，极易造成大面积冒顶

3、，对顶板管理带来威胁，严重时还易诱导煤与瓦斯突出。结合以上实际，决定采用小断面导硐施工法及金属骨架、超前撞楔等超前支护技术揭穿8煤层，以达到减少揭煤断面，通过金属骨架钻孔排放煤体中一部瓦斯以及依靠金属骨架加强被揭煤层煤体稳定性的目的，最终实现安全揭煤。2小断面导硐施工法的可行性分析小断面导硐施工可以有效降低巷道揭穿8煤层的揭煤面积，减小巷道开挖期间超前应力及围岩应力对8煤层的作用，降低煤层被超前应力及围岩应力破坏的程度，最大限度保证煤（岩）体的支撑强度，对顶板管理及防突管理创造有利条件。同时，本巷道自下向上揭煤，7煤皮带机下山不

4、具备用车皮出矸的条件，先用小断面贯通整个巷道，然后再从巷道上端向下扩刷，采用扒矸机从上部出货，将有效降低矸石进入出货系统，提高矿井煤质。采用小断面导硐施工还有利于采用金属骨架、超前撞楔等超前支护技术，对顶板管理提供更多技术保障，从而多层面、多方位地确保揭煤安全。3小断面导硐施工措施3.1小断面规格小断面规格的确定主要考虑两个因素：一是满足安全通风所需的最低断面；二是满足正常开展掘进工艺所需的最低断面。安全通风所需断面主要根据掘进迎头最多人数需风量及局扇功率、风筒直径、风筒阻力、风量损失等确定，力求迎头风量稳定、充足而不过剩；正常

5、开展掘进工艺所需断面主要根据多工序平行作业的设备台数、爆破效果、完成支护工序的有效空间等，力求工序平行作业最大化，爆破效果最佳化，支护空间合理化。根据以上综合分析，最终确定小断面形状为半圆拱形，净宽×净高=2600mm×2200mm。3.2支护方式支护方式的确定主要考虑两个因素：一是支护强度安全可靠；二是支护成本合理节约。结合以上两个因素及巷道掘进范围内的围岩情况，决定本次小断面揭煤的支护方式分两种：一是全岩段（即距8煤层顶、底板法距2米以外的岩石巷道）采用锚网支护；二是揭煤段（即距8煤层顶板法距2米至距8煤层底板法距2米范围内

6、的所有煤岩体）采用架特殊U型钢棚支护，使用钢筋笆片腰背帮顶。3.3揭煤前的顶板超前管理措施3.3.1金属骨架巷道施工至距8煤层底板法距2米前，该矿从B组煤胶带机斜巷上口停头位置沿巷道中线方向向下施工了金属骨架，以超前管理好8煤层及距8煤层法距2米范围内的煤（岩）体，减小巷道自下向上揭8煤期间的顶板威胁，防止揭煤期间顶板煤（岩）体大面积冒落构成顶板威胁或诱发突出。金属骨架的保护范围为：胶带机斜巷下口端的掘进全断面（2600mm×2200mm的半圆拱），距巷道轮廓线以外300～500mm；保护长度为：在巷道走向方向上距8煤层顶板法距

7、2米至距8煤层底板法距2米范围内的所有煤（岩）体。金属骨架采用直径为50mm的圆形钢管，相邻两根钢管之间的间距为300mm。3.3.2超前撞楔为有效防止金属骨架保护范围以外的煤（岩）体不片帮、掉顶，确保本次揭煤万无一失，巷道施工至距8煤层底板法距1米位置时，开始采用超前撞楔配合金属骨架双重掩护巷道掘进断面以外的煤（岩）体。撞楔在每次打炮眼前施工，即每次放炮前在迎头棚梁外沿使用L≮2000m，￠50mm的钢管做为撞楔向上撞入前方煤（岩）体，利用撞楔前端生根于煤体内部的前端支撑点及撞楔后端与迎头第一棚、第二棚共同构成的后端支撑点形成

8、一组相当封闭的“支护蓬区”，确保放炮时，“支护蓬区”以外的煤（岩）体不冒落，达到有效阻止顶板大面积冒落的目的。为确保“支护蓬区”稳定不被破坏，撞楔的保护范围必须大于每次放炮的循环进度，结合实际，本次撞楔的保护范围确定为1200mm，相邻两根圆钢之间的间距为300