韓圖門烏力吉

（晉能控股集團(tuán)，山西 大同 037001）

1 工程概況

晉能控股集團(tuán)虎龍溝煤礦81511 工作面位于井田東盤區(qū)，81511 工作面東部鄰近81509 采空區(qū)，南部與盤區(qū)東軌道大巷相接，西部尚未開拓，北部鄰近礦界。

81511 工作面設(shè)計(jì)走向長度為1215 m，傾向長度為183 m，回采煤層為3#～5#煤層，平均厚度為10.63 m，平均傾角為4°，工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝。

目前工作面運(yùn)輸、回風(fēng)順槽已掘進(jìn)到位，工作面內(nèi)液壓支架已安裝完成。為了便于工作面刮板輸送機(jī)及采煤機(jī)安裝，需在51511 巷末端對應(yīng)工作面切眼位置施工一個(gè)絞車硐室（編號為1#），硐室規(guī)格為長×高×深=4.5 m×3.5 m×5.0 m。資料顯示，1#絞車硐室位于81509 采空區(qū)邊緣。51511 巷與81509 采空區(qū)之間預(yù)留煤柱寬度為6.5 m，所以硐室施工完后絞車硐室與81509 采空區(qū)之間的煤柱僅有1.5 m，如圖1。為了保證硐室施工安全，防止硐室與采空區(qū)之間煤柱出現(xiàn)垮塌，避免采空區(qū)內(nèi)有害氣體向硐室內(nèi)涌入，必須采取合理有效的支護(hù)技術(shù)對巷幫煤柱進(jìn)行加固[1-5]，從而提高其承載能力和封堵能力。

圖1 81511 工作面絞車硐室布置平面示意圖

2 絞車硐室支護(hù)設(shè)計(jì)及問題分析

2.1 絞車硐室支護(hù)設(shè)計(jì)

（1）頂板支護(hù)。采用左旋無縱筋螺紋鋼錨桿（Φ20 mm×2400 mm），每排4 根加W 型鋼帶，錨桿與水平面夾角為75°，各排錨桿排距0.9 m，間距1.0 m；頂板共打三排錨索，每排三根，錨索間排距為0.9 m×1.8 m，錨索長度為8.0 m，與頂板垂直布置。

（2）幫部支護(hù)。錨桿為左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為0.9 m，錨桿直徑20 mm，錨桿長度為2.0 m。距巷道頂0.4 m 處施工1 根錨桿，與水平方向夾角為10°（向上偏），距巷道底0.4 m 施工1 根錨桿，與水平方向夾角為10°（向下偏）。

2.2 問題分析

（1）巷幫煤柱支護(hù)難度大。81511 工作面絞車硐室設(shè)計(jì)施工深度為5.0 m，而81511 工作面與81509 采空區(qū)之間預(yù)留小煤柱寬度為6.5 m，絞車硐室施工完后硐室內(nèi)幫與采空區(qū)之間煤柱寬1.5 m，如圖1 所示。絞車硐室原支護(hù)設(shè)計(jì)中巷幫錨桿長度為2.0 m，錨桿無法對絞車硐室內(nèi)幫進(jìn)行有效支護(hù)。同時(shí)，81511 工作面回采煤層為5#煤層，煤層穩(wěn)定性差且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，寬度為1.5 m 的絞車硐室內(nèi)幫煤柱支撐作用強(qiáng)度低，很容易造成內(nèi)幫煤柱垮落現(xiàn)象。

（2）巷幫煤柱漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重。由于81511 工作面鄰近為81509 采空區(qū)，采空區(qū)內(nèi)富含大量有害氣體，而5#煤層透氣系數(shù)高、隔絕氣體效果差，絞車硐室施工完后，若不對內(nèi)幫采取合理有效的隔絕措施，很容易造成81509 采空區(qū)內(nèi)有害氣體在負(fù)壓作用下，沿內(nèi)幫煤柱進(jìn)入絞車硐室內(nèi)，威脅安全生產(chǎn)。

3 絞車硐室圍巖控制技術(shù)

3.1 安裝柔性充填袋

為了有效杜絕采空區(qū)有害氣體沿煤柱裂隙向硐室內(nèi)涌入，為了在采空區(qū)側(cè)巷幫形成充填空間，決定采用“鉆孔+柔性充填袋+水泥-粉煤灰漿液”技術(shù)工藝。其工藝流程如下：

（1）充填鉆孔施工。采用手持式鉆機(jī)配套直徑為128 mm 鉆頭進(jìn)行施工，確保鉆孔施工后可將柔性充填袋送入21509 巷煤柱邊緣并貼緊煤壁。調(diào)車硐室內(nèi)施工一排充填鉆孔，共計(jì)3 個(gè)，鉆孔間距為1.2 m，鉆孔開口位置與底板間距為1.5 m，終孔位置與頂板間距為0.5 m。

（2）安裝柔性充填袋。注漿鉆孔施工完后依次向采空區(qū)側(cè)煤壁送入柔性充填袋，充填袋長度為3.5 m，寬度為1.5 m，充填袋端部預(yù)留一個(gè)注漿孔及出漿孔。充填袋安裝后將注漿管路與注漿孔連接，同時(shí)將注漿管路與注漿泵連接。

（3）注漿填充材料。充填注漿管路連接到位后，進(jìn)行注漿填充材料配料，注漿填充采用水泥、粉煤灰和膠結(jié)材料配比為1:2:0.8 的混合材料。注漿施工前先將混合料放入MJZC-150礦用攪拌機(jī)攪拌均勻，填充材料混合均勻后送入注漿泵中。

（4）注漿填充施工。對柔性充填袋內(nèi)進(jìn)行注漿施工時(shí)，當(dāng)出漿口有漿液流出后停止注漿，密封注漿管路和出漿管路，封孔（注漿管路和出漿管路封在充填鉆孔內(nèi)）完成柔性充填袋充填，將充填21509 巷對應(yīng)位置的80%并使其貼緊煤壁，待凝固后，形成相應(yīng)的封堵空間，如圖2。

圖2 絞車硐室圍巖聯(lián)合支護(hù)施工平面示意圖

3.2 窄煤柱注漿加固

（1）絞車硐室窄煤柱背板安裝充填袋后，雖然具有一定隔絕效果，為了降低硐室窄煤柱煤體透氣系數(shù)，提高煤體膠結(jié)穩(wěn)定性，決定對窄煤柱進(jìn)行注漿加固。

（2）對窄煤柱進(jìn)行注漿鉆孔施工。為提高注漿效果，窄煤柱注漿鉆孔采用仰斜布置，煤柱共計(jì)布置三排注漿鉆孔，注漿鉆孔采用“三.二.三”邁步式布置方式。第一排注漿鉆孔布置在距頂板0.6 m處，相鄰兩排注漿鉆孔排距為1.0 m，間距為2.0 m，鉆孔直徑為45 mm，深度為2.0 m，仰角為45°。

（3）注漿鉆孔施工完后，對鉆孔內(nèi)安裝注漿花管并對孔口處進(jìn)行封孔處理。注漿花管與ZBYSB140/6-7.5 型液壓注漿泵連接，注漿液采用聚氨酯化學(xué)材料，注漿時(shí)注漿壓力為1.5 MPa，單孔注漿量為30 kg。

3.3 柔模澆筑

為了進(jìn)一步提高絞車硐室窄煤柱支撐強(qiáng)度，避免小煤柱受力出現(xiàn)垮落，決定在窄煤柱內(nèi)側(cè)施工一道柔模澆筑墻體。

（1）柔模澆筑墻體緊貼窄煤柱施工，厚0.4 m。首先對柔模澆筑區(qū)域頂?shù)装寮跋飵瓦M(jìn)行掏槽施工，掏槽深度為0.3 m，寬度為0.4 m，其中頂?shù)装逄筒坶L度為4.5 m，兩幫掏槽長度為3.5 m。

（2）掏槽完成后依次安裝一架矩形梯形梁，梯形梁采用直徑為10 mm 圓鋼焊制而成，梯形梁寬度為0.4 m，采用錨桿將梯形梁固定在槽壁煤體上。梯形梁安裝后，在兩幫煤柱梯形梁間支設(shè)模板，模板長度為4.5 m，寬度為0.3 m，在兩幫模板之間支設(shè)兩根工字鋼梁加固。

（3）模板支設(shè)高度達(dá)1.0 m 后，及時(shí)對封閉空間進(jìn)行混凝土澆筑?；炷林兴唷⑸匙?、石子配比為1:2:2，水泥采用高標(biāo)號硅酸鹽水泥。為了縮短混凝土澆筑凝固時(shí)間，混凝土攪拌過程中添加速凝劑，速凝劑是水泥量的10%。當(dāng)?shù)谝淮稳崮仓轿缓罄^續(xù)支設(shè)模板，依次類推直至澆筑體與頂板接觸嚴(yán)實(shí)。

4 效果

對81511 工作面絞車硐室窄煤柱采取了聯(lián)合治理措施后，通過10 d 的現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，硐室內(nèi)瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.2%以下，有效防止了采空區(qū)有害氣體向絞車硐室內(nèi)涌入，提高了絞車硐室窄煤柱穩(wěn)定性，防止煤柱垮落，解決了極端條件下絞車硐室圍巖控制難度大、有害氣體溢出等技術(shù)難題，為類似條件下硐室及巷道施工提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。