崔慧鑫

（山西焦煤霍州煤电临汾宏大矿业有限公司，山西 临汾 041000）

引言

巷道在掘进过程中受地质构造、围岩应力等影响，巷道出现冒漏现象，导致冒漏区呈不规则状，由于冒漏区围岩稳定性差且支护不到位，导致冒漏范围不断扩大，而且冒漏区很容易出现窝风现象。冒漏区煤体内有害气体释放后不能及时被排除，导致冒漏区内出现瓦斯等有害气体积聚现象；同时冒漏区岩体高度裂隙发育，长时间与空气接触后出现氧化现象，导致煤层自燃，所以对冒漏区顶板采取合理有效的支护技术，对巷道安全快速掘进具有重要意义[1-2]。本文以豁口煤矿2809 顺槽为研究对象，对巷道冒漏区提出了人工假顶支护技术。

1 2809 顺槽概况

豁口煤业有限公司2809 顺槽东北部为8808 工作面，东南部为308 盘区西巷道，西北部为小煤窑破坏区，西南部为实体煤。2809 顺槽主要用于8809 工作面运煤、通风、行人等。

2809 顺槽设计长度为930 m，巷道掘进断面规格为宽×高=4.5 m×3.5 m，巷道沿10 号煤层底板掘进，巷道掘进煤层为9+10 号合并煤层，煤层平均厚度为5.5 m，平均倾角为10°，煤层结构简单，煤层硬度为2。煤层顶板为K2 灰岩，底板为泥岩。煤体结构简单，局部含有1 层0.63 m 碳质泥岩夹矸。煤层整体赋存形式为向斜构造一翼，以亮煤为主。煤层顶底板岩性如表1 所示。

表1 2809 顺槽掘进煤层顶底板岩性汇总

2021 年3 月4 日2809 顺槽已掘进470 m，巷道掘进至464 m 处揭露一条F2 正断层，断层落差为1.5 m，倾角为51°，断层侵入后破坏了掘进煤岩体稳定性，导致巷道掘进至465 m 处顶板开始出现破碎垮落，巷道掘进至466 m 处顶板中部开始冒漏，冒漏高度为1.7 m、宽度为3.2 m、长度为4.0 m。

2 冒漏区围岩支护技术

为了控制2809 顺槽冒漏区范围进一步扩大，提高冒漏区附近围岩整体稳定性，决定对冒漏区围岩采取人工假顶支护。

2.1 人工假顶支护工序

1）人工假顶施工主要目的是对冒漏区进行填充、封堵，一方面保证冒漏区围岩具有较强的承载能力，另一方面对冒漏区围岩进行隔绝，防止冒漏区内岩体出现窝风现象或瓦斯积聚现象。

2）首先沿巷道走向方向，在冒漏区边缘施工两根工字钢锚索吊棚，每架吊棚长度为4.0 m，锚索吊棚垂直巷道布置，吊棚布置间距为3.5 m，每架吊棚采用两根锚索进行起吊。

3）锚索吊棚施工完后，保证吊棚平面距巷道顶板高度为0.3 m，且两个吊棚位于同一水平面上，然后在吊棚上方沿巷道走向布置三根长度为4.0 m 工字钢梁，工字钢梁采用卡缆与吊棚固定。

4）走向钢梁固定后在钢梁上方铺设一层钢筋网，钢筋网网格规格为50 mm×50 mm，每片钢筋网长度为1.5 m、宽度为1.2 m，钢筋网采用8 号铅丝与钢梁固定好。

5）钢筋网铺设完成后在其上方铺设风筒布，风筒布一侧与巷道帮部固定，另一侧暂时不固定，风筒布铺设完后在其上方铺设道木，道木铺设时成“井”字型布置，每根道木长度为3.0 m、宽度为0.3 m，如下页图1 所示。

图1 2809 顺槽冒漏区人工假顶支护断面示意图（单位：mm）

6）道木铺设时必须把道木架设稳定，并在相邻两根道木之间采用爪钉进行固定，道木铺设到位后与顶板必须接触严实，然后采用张拉千斤对两架吊棚进行预紧，保证假顶与冒漏区顶板能够完全接触严实。

7）待人工假顶施工完后，为了防止假顶区间隙出现窝风或者瓦斯积聚现象，对假顶间隙处进行注浆填充，注浆液采用罗克休膨胀剂，注浆前将假顶下方封闭严实，预留一个注浆孔，然后将注浆软管插入假顶区内，将软管一端与专用注浆泵进行连接，进行注浆施工。

2.2 安全注意事项

1）由于巷道较高，在进行人工假顶前需搭设工作盘，工作盘采用直径为300 mm 原木搭设而成，工作盘两端木柱采用交叉型，工作盘采用4 个交叉腿支撑，工作盘高度为1.6 m，搭设必须牢固可靠。

2）在进行人工假顶施工前必须对破碎围岩进行加固，可在假顶区附近施工锚杆、锚索支护，若顶板破碎严重必须对破碎岩体进行注浆加固，每排布置3～5 个注浆孔，孔深度为3.5 m，注浆液采用马丽散混合液。

3）在进行锚索吊棚施工时，锚索必须锚固牢固，每根锚索采用三支锚固剂进行锚固，锚索锚固力不得低于370 kN，锚索垂直顶板布置，锚索安装后安装工字钢梁时，必须保证钢梁处于统一水平面上。

4）在吊棚上方铺设道木时，由于冒漏区成半球不规则形状，道木安装时根据冒漏区宽度选取道木长度，道木安装后必须保证道木两端与冒漏区围岩接触严实，道木铺设到位后必须与冒漏区顶板接触严实。

5）人工假顶施工完后在假顶区应安装一套YH-300型顶板离层仪，并安排专人对假顶区围岩进行观察，若发现顶板变形严重时需在假顶区下方架设工字钢棚，具体安装方案如下：每架工字钢棚采用11 号工字钢梁焊制而成，工字钢棚宽度为4.2 m、高度为3.5 m，工字钢棚主要由顶梁、棚腿、底座、卡缆等部分组成；工字钢棚支设顺序为底座→棚腿→顶梁，棚腿安装时棚腿底座必须固定在坚硬底板上，棚腿采用锚杆固定在巷帮上，顶梁必须与假顶区接触严实；钢棚架设间距为1.0 m，共计架设4 架钢棚，钢棚架设完后在棚腿之间安装防倒装置。

3 实际应用效果分析

2021 年3 月6 日2809 顺槽冒漏区人工假顶已施工完成，3 月7 日开始继续掘进，截至2021 年3 月15 日巷道已掘进至515 m，冒漏区人工假顶处安装YH-300 顶板离层仪后，通过7 d 现场观察发现：

1）顶板下沉量情况：人工假顶施工完后0～3 d 范围内由于冒漏区围岩出现蠕动变形现象，冒漏区破碎围岩出现变形下沉，实测顶板下沉量为0.12 m，在3～5 d 范围内顶板下沉速度降低，下沉总量为0.15 m，在5 d 后人工假顶与蠕动变形围岩实现耦合支护作用，顶板趋于稳定。而且人工假顶施工后控制了顶板下沉、变形现象，巷道在后期掘进时冒漏区范围未扩大。

2）冒漏区有害气体情况：通过对人工假顶处有害气体监测发现，人工假顶处瓦斯最高浓度为0.1%，一氧化碳最高浓度为7.5×10-6，说明人工假顶注浆封堵后对冒漏区进行填充，阻止了窝风现象，避免了冒漏区瓦斯积聚；同时注浆封堵后防止了空气对煤体氧化自燃现象[3-9]。

4 结语

豁口煤矿通过对2809 顺槽冒漏区采取人工假顶后，成功阻止了冒漏区范围扩大，提高了冒漏区及附近围岩稳定性，解决了冒漏区瓦斯积聚、煤层自燃等技术难题，保证了巷道安全快速掘进；而且人工假顶相比锚杆（索）支护成本费用低、支护强度高、实用性强，可适用于复杂条件下采掘工作面顶板中，取得了显著应用成效。