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[摘 要]集中石门埋深在600m以上且连续穿过三层特软弱突出厚煤层，揭煤时，打设大量的瓦斯抽排孔，造成煤岩体松软破碎，强度极低，为保证石门过煤层群段的长期稳定，特提出高强稳定型即全断面U型棚+注浆支护，使其在服务期内满足正常的安全生产需要。
[关键词]石门；揭煤段；架注支护
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0003-01
1 工程概况
1.1 巷道岩性
东翼集中石门由8煤层底板，穿煤层群到7煤层顶板，煤层群赋存条件复杂，煤层厚度变化较大，煤层倾角约为20°。集中石门穿煤层群段揭露煤层厚度有所差别，7煤厚约2m，8煤产状比较复杂，在部分位置煤层夹矸较厚，分为81煤和82煤，煤层厚度分别为4.77m、2.76m，石门穿煤层群段长约140m，8煤普氏系数0.5。此外，巷道揭露煤岩层岩性变化较大，其中主要以泥岩、砂质泥岩和粉砂岩为主，巷道围岩强度低，节理裂隙发育，水平层理突出，滑面发育。临近断层构造影响造成巷道围岩稳定性降低，对支护的要求较高，不利于巷道的掘进和支护。
1.2 巷道概况
石门将从该煤底板穿至顶板，巷道设计断面：净宽×净高=5200×4760mm，巷道长140m。
2 支护原则
在对此类巷道的围岩条件和变形情况进行深入研究的基础上，针对东翼集中石门穿煤层群段煤岩体表现出极为松散破碎、围岩强度低、易流变的特点以及断层构造带围岩压力大、矿压显现强烈的特点，掌握巷道围岩的移动变形特征，总结并利用此类巷道的矿压显现规律，提出高强度稳定型支护技术的核心如下：
（1）对拱部破碎煤岩体实施骨架超前支护，保证顶板围岩结构的稳定性，为掘进和支护创造条件；
（2）采用全封闭式U型钢棚支护，以提高支架承载结构的稳定性；
（3）结合壁后充填技术，改善支架的受力状态，充分发挥U型钢支架的承载性能；
（4）采用底反拱支护手段，防治底臌的同时，辅助控制帮部变形，达到支架与围岩的整体稳定性；
（5）在巷道支护后期，视巷道围岩条件决定是否对围岩实施注浆加固，对松散破碎岩体实施胶结，以便提高巷道围岩体的完整性及强度。
通过采用以上技术措施，在保证支护承载结构整体稳定的前提下，实现支护—围岩共同承载的目的，从而有效控制此类巷道围岩的强烈变形。
3 超前金属骨架
8煤在揭煤之前瓦斯治理，煤层煤体松散破碎，前期布置抽放瓦斯的钻孔使煤层呈蜂窝状，在后期揭煤时，为防止煤与瓦斯突出的危险发生，在迎头与煤层法距离2m处，向后布置5m长的钻场，巷道顶拱处扩大断面800 mm，在扩大的断面上布置两排骨架孔，打设前探钢管骨架，对松散煤层进行预支护，起到保护顶板的作用。具体的技术参数如下：1、在钻场位置沿拱形圆周方向布置两排钻孔，第一排钻孔距基本巷道断面边缘300 mm，第二排钻孔距基本巷道断面边缘600mm，距刷大钻场断面边缘200mm； 2、第一排钻孔沿圆周方向孔间距为512mm，钻孔个数20个，第二排钻孔位于第一排钻孔之间的垂直平分线上，与第一排相邻钻孔沿圆周投影距离为256mm，钻孔个数19个；采用直径48mm的钻头钻孔，形成直径50mm的钻孔，顶部钻孔长度25m，起拱线处钻孔长度16m；东翼集中石门穿煤层群段管棚支护见图。
图1 东翼集中石门穿煤层群段管棚支护图
4 架棚支护
采用U36型棚支护，棚距600mm，扎角82°，支架结构选用稳定性相对较高的半圆拱形式，拱部与柱腿搭接段长度450mm。要求选用3付U36双槽形夹板卡缆，2付上、下限位卡缆，1付普通夹板卡缆。卡缆螺母预紧力矩不得低于300N·m。为提高 U 型钢支架护表性能，支架壁后配合使用铁背板、钢筋网配合双抗网，钢筋网采用Φ6mm钢筋加工，网目=100mm×100mm。
为加强对底板的支护，防止水的浸泡，控制底臌，采取底反拱支护技术手段，具体支护措施如下：
①在设计底板标高向下取底1200mm，采用底反拱支护加固底板后，现浇100mm厚混凝土作防水层，按设计方案要求构筑水沟后，在防水层上铺900～1000mm厚缓冲层；
②采用底反拱支护，形成较强承载结构的全封闭式U型钢支架支护巷道，控制底臌的发生，棚距为600mm；
③在巷道底板布置2根底板注浆锚索，配合使用18#槽钢和内嵌鼓形托盘，加强巷道底板的支护作用。锚索沿巷道中心线对称布置，锚索规格Φ17.8L6300mm，每根锚索采用3支Z2550型树脂锚固剂，锚索间排距为2000×1400mm，注浆锚索与U型钢棚支护错开半排布置，锚索预紧力矩不得小于300 N·m。
④底反拱与柱腿之间、底反拱左右型钢之间搭接段长度皆为450mm，各需2付双槽形上下限位夹板式卡缆，1付普通夹板式卡缆。
东翼集中石门过煤层群段U型钢棚壁后充填的施工工艺过程为掘巷、架棚、挂钢筋网背板和双抗网、壁后充填、喷浆、底板注浆。
图2 东翼集中石门穿煤层群段架棚支护断面图
5 注浆加固
注浆的目的，通过注浆加固，将松散破碎岩体重新胶结为整体，实现锚注一体化，提高围岩体本身的稳定性。穿煤层前后20m范围内应该进行注浆加固。
巷道顶帮采用Φ22L2400mm锚注锚杆，锚注锚杆间排距1400×1400mm，注浆锚杆与U型钢棚中布置，注浆采用32.5#矿渣水泥加水配置而成，其水灰比为0.7～0.8（重量比），注浆压力定为≥2～3Mpa。
6 结束语
架棚支护虽属于被动支护，不能达到及时主动支护的效果，但对顶板破碎巷道的支护效果相比于锚网支护好得多，利用其“高阻可缩”的工作特性，弥补了突出煤层揭煤段破碎顶板可锚性差的缺点，对围岩提供较高工作阻力的同时，当受到强围岩压力的作用时，通过一定的可缩量，能及时有效地释放围岩压力，防止支架出現压垮变形破坏，并对支护区域进行注浆充填，加强对棚间岩体的支护作用，达到支架与围岩共同承载的目的。
参考文献
[1]张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003。
[2]袁亮，葛世荣，黄盛初，翟德元.煤矿总工程师技术手册[M].北京：煤炭工业出版社，2010。
作者简介
王风（1977-），男，皖萧县人，工程师，2000年毕业于中国矿业大学采矿专业，现淮北青东煤业有限公司安全副总工程师。
[关键词]石门；揭煤段；架注支护
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0003-01
1 工程概况
1.1 巷道岩性
东翼集中石门由8煤层底板，穿煤层群到7煤层顶板，煤层群赋存条件复杂，煤层厚度变化较大，煤层倾角约为20°。集中石门穿煤层群段揭露煤层厚度有所差别，7煤厚约2m，8煤产状比较复杂，在部分位置煤层夹矸较厚，分为81煤和82煤，煤层厚度分别为4.77m、2.76m，石门穿煤层群段长约140m，8煤普氏系数0.5。此外，巷道揭露煤岩层岩性变化较大，其中主要以泥岩、砂质泥岩和粉砂岩为主，巷道围岩强度低，节理裂隙发育，水平层理突出，滑面发育。临近断层构造影响造成巷道围岩稳定性降低，对支护的要求较高，不利于巷道的掘进和支护。
1.2 巷道概况
石门将从该煤底板穿至顶板，巷道设计断面：净宽×净高=5200×4760mm，巷道长140m。
2 支护原则
在对此类巷道的围岩条件和变形情况进行深入研究的基础上，针对东翼集中石门穿煤层群段煤岩体表现出极为松散破碎、围岩强度低、易流变的特点以及断层构造带围岩压力大、矿压显现强烈的特点，掌握巷道围岩的移动变形特征，总结并利用此类巷道的矿压显现规律，提出高强度稳定型支护技术的核心如下：
（1）对拱部破碎煤岩体实施骨架超前支护，保证顶板围岩结构的稳定性，为掘进和支护创造条件；
（2）采用全封闭式U型钢棚支护，以提高支架承载结构的稳定性；
（3）结合壁后充填技术，改善支架的受力状态，充分发挥U型钢支架的承载性能；
（4）采用底反拱支护手段，防治底臌的同时，辅助控制帮部变形，达到支架与围岩的整体稳定性；
（5）在巷道支护后期，视巷道围岩条件决定是否对围岩实施注浆加固，对松散破碎岩体实施胶结，以便提高巷道围岩体的完整性及强度。
通过采用以上技术措施，在保证支护承载结构整体稳定的前提下，实现支护—围岩共同承载的目的，从而有效控制此类巷道围岩的强烈变形。
3 超前金属骨架
8煤在揭煤之前瓦斯治理，煤层煤体松散破碎，前期布置抽放瓦斯的钻孔使煤层呈蜂窝状，在后期揭煤时，为防止煤与瓦斯突出的危险发生，在迎头与煤层法距离2m处，向后布置5m长的钻场，巷道顶拱处扩大断面800 mm，在扩大的断面上布置两排骨架孔，打设前探钢管骨架，对松散煤层进行预支护，起到保护顶板的作用。具体的技术参数如下：1、在钻场位置沿拱形圆周方向布置两排钻孔，第一排钻孔距基本巷道断面边缘300 mm，第二排钻孔距基本巷道断面边缘600mm，距刷大钻场断面边缘200mm； 2、第一排钻孔沿圆周方向孔间距为512mm，钻孔个数20个，第二排钻孔位于第一排钻孔之间的垂直平分线上，与第一排相邻钻孔沿圆周投影距离为256mm，钻孔个数19个；采用直径48mm的钻头钻孔，形成直径50mm的钻孔，顶部钻孔长度25m，起拱线处钻孔长度16m；东翼集中石门穿煤层群段管棚支护见图。
图1 东翼集中石门穿煤层群段管棚支护图
4 架棚支护
采用U36型棚支护，棚距600mm，扎角82°，支架结构选用稳定性相对较高的半圆拱形式，拱部与柱腿搭接段长度450mm。要求选用3付U36双槽形夹板卡缆，2付上、下限位卡缆，1付普通夹板卡缆。卡缆螺母预紧力矩不得低于300N·m。为提高 U 型钢支架护表性能，支架壁后配合使用铁背板、钢筋网配合双抗网，钢筋网采用Φ6mm钢筋加工，网目=100mm×100mm。
为加强对底板的支护，防止水的浸泡，控制底臌，采取底反拱支护技术手段，具体支护措施如下：
①在设计底板标高向下取底1200mm，采用底反拱支护加固底板后，现浇100mm厚混凝土作防水层，按设计方案要求构筑水沟后，在防水层上铺900～1000mm厚缓冲层；
②采用底反拱支护，形成较强承载结构的全封闭式U型钢支架支护巷道，控制底臌的发生，棚距为600mm；
③在巷道底板布置2根底板注浆锚索，配合使用18#槽钢和内嵌鼓形托盘，加强巷道底板的支护作用。锚索沿巷道中心线对称布置，锚索规格Φ17.8L6300mm，每根锚索采用3支Z2550型树脂锚固剂，锚索间排距为2000×1400mm，注浆锚索与U型钢棚支护错开半排布置，锚索预紧力矩不得小于300 N·m。
④底反拱与柱腿之间、底反拱左右型钢之间搭接段长度皆为450mm，各需2付双槽形上下限位夹板式卡缆，1付普通夹板式卡缆。
东翼集中石门过煤层群段U型钢棚壁后充填的施工工艺过程为掘巷、架棚、挂钢筋网背板和双抗网、壁后充填、喷浆、底板注浆。
图2 东翼集中石门穿煤层群段架棚支护断面图
5 注浆加固
注浆的目的，通过注浆加固，将松散破碎岩体重新胶结为整体，实现锚注一体化，提高围岩体本身的稳定性。穿煤层前后20m范围内应该进行注浆加固。
巷道顶帮采用Φ22L2400mm锚注锚杆，锚注锚杆间排距1400×1400mm，注浆锚杆与U型钢棚中布置，注浆采用32.5#矿渣水泥加水配置而成，其水灰比为0.7～0.8（重量比），注浆压力定为≥2～3Mpa。
6 结束语
架棚支护虽属于被动支护，不能达到及时主动支护的效果，但对顶板破碎巷道的支护效果相比于锚网支护好得多，利用其“高阻可缩”的工作特性，弥补了突出煤层揭煤段破碎顶板可锚性差的缺点，对围岩提供较高工作阻力的同时，当受到强围岩压力的作用时，通过一定的可缩量，能及时有效地释放围岩压力，防止支架出現压垮变形破坏，并对支护区域进行注浆充填，加强对棚间岩体的支护作用，达到支架与围岩共同承载的目的。
参考文献
[1]张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003。
[2]袁亮，葛世荣，黄盛初，翟德元.煤矿总工程师技术手册[M].北京：煤炭工业出版社，2010。
作者简介
王风（1977-），男，皖萧县人，工程师，2000年毕业于中国矿业大学采矿专业，现淮北青东煤业有限公司安全副总工程师。