慎陆生

摘 要：郑煤集团部分矿井属于豫西“三软”煤层，且煤层厚度一般都在5m以上，煤巷掘进工作面过断层、过底板起伏带和反揭煤施工期间托顶煤情况较为常见，通过总结U型钢支护巷道托顶煤掘进期间的顶板控制，确保了巷道的安全掘进。

关键词：煤巷;托顶煤;顶板管理

1 引言

巷道掘进期间托顶煤现象较为普遍，而托顶煤施工是掘进过程中对顶板控制要求较高、施工隐患较为突出的重点工程之一，为了保证施工期间的安全，采用U型钢支护，配合顶板管理的措施。顺利保证了巷道的安全掘进，为顶板管理的安全掘进提供了技术支持和保障。

2 矿井概况

芦沟煤矿是郑州煤炭工业芦沟煤矿有限责任公司（简称郑煤集团公司）的骨干生产矿井之一，位于郑州市西南27公里处，新密煤田东部岳村乡境内，矿井属于豫西“三软”煤层。矿区交通十分便利，郑密公路从矿区穿过，矿区东依京广，北靠陇海，西有焦枝三大铁路干线，本矿专用铁路与新郑一京广铁路支线宋寨车站接轨，生产煤炭可直接外运。芦沟煤矿是1965年6月由武汉煤矿设计研究院，依据1958年密县地质勘探队提出的岳村矿区精查报告设计的。1966年开始兴建，1972年12月简易投产，年设计能力60万吨。采用立井单水平上下山开采，中央边界通风，大巷位于-15米水平，由于受高角度正断层切割形成一个独立的井田。其北部以煤层露头带为界，南部以魏寨正断层为界，西界以第三勘探线为界，东部以第17勘探线为界，井田东西走向7公里，南北宽2公里，面积14平方公里。

3 巷道支护情况

巷道采用29U12平方U型钢配合塑料网、椽子支护，支架净下宽4.4m，净高3.2 m，棚距0.6m，梁腿搭接长度0.35-0.4m，卡缆螺栓扭矩≥200N·m，卡缆间距0.20-0.25m，顶椽子间距0.35m，帮椽子间距0.4m，椽子按二抬一标准搭设，并成一条直线，塑料网连网长度0.1m，搭接宽度0.1m，柱窝深度0.2m。U型钢支架承受压力大，支撑时间久，具有易安装不易变形等特点。

4 施工前注浆

施工前，采用注水泥浆的方式对煤体进行加固，注浆期间严格按照以下要求执行：

（1）使用水泥在专用的搅拌桶内加水后进行搅拌，形成均匀的浆液。通过注浆泵混合后注入注浆孔内。煤体加固注浆工艺：准备管路并连接-----打注浆孔----清洗管路----制作浆液-----注浆加固------封孔-----清洗管路-----回收管路-----回收注浆管。

（2）制浆材料配比：水泥：水=1：1。注浆泵泵压4MPa，孔端压力4MPa。注浆孔布置第一排距巷道轮廓线以里0.5m，第二排巷道顶板以下1.5m位置各布置1排，第1排布置3个孔（1#、2#、3#）、第2排布置4个孔（4#、5#、6#、7#），第1排孔间距1m、孔深6.0m、倾角35°-40°，第2排孔间距0.8m、孔深10m、倾角25°-30°（具体可根据巷道实际情况进行调整）。

（3）注浆孔采用锚索钻机打眼，钻孔直径?22mm。注浆时采用单孔或双孔同时注浆。当注浆孔注满或渗液为注浆结束时间。

（4）注浆施工前，由现场班組长负责对注浆迎头往后10m范围内的U型钢支架进行逐棚检查，确保支架工程质量合格、支架条件满足注浆并且检查巷道连锁完好情况，工程质量不合格或者支架连锁不达标时严禁实施注浆作业。注浆前检查设备完好情况，当注浆管路处于承压状态时，禁止连接、拆卸、修理注浆管件。

（5）注浆作业期间必须有专人负责，不间断检查管路、设备情况，保证注浆管完好。注浆管严禁对人，操作人员连接好管路后，操作人员身体必须离开管头至少500mm以上。每注浆结束一个钻孔，现场负责人都需要检查迎头巷道支架情况，支架无异常时可以换注浆孔。

5 托顶煤施工顶板管理方法

（1）掘进施工前，认真执行《揭闭子管理规定》，先两边后中间，从两边的点杆揭起，在每揭起一根点杆确保顶板没有问题后才能揭下一根点杆，必要时中间的两根点杆可以暂不揭除，先掘进，待掘进2-3棚留有肚子后，再去除，防止出现顶部流煤。

（2）掘进期间可留设两棚或三棚肚子（象鼻）。为防止施工期间煤壁冒落，造成冒顶事故，可留设两棚或三棚肚子，肚子两侧的宽度不得小于0.8米，肚子必须采用不少于3根的3寸钢管或小荆木配合竹笆进行加固，以防煤体滑落。

（3）掘进前必须采用撞楔法进行超前护顶。每棚掘进前采用管钎椽配合铁钎椽和板钎椽超前护顶。防止冒顶发生时，在需要挺钎椽的支架向外0.5～1.0m（一个或二个支架棚距）处，在巷顶正顶以仰角40?向巷道正前方煤体中打入钎椽。钎椽采用密集方式沿支架顶梁布置，用大锤或手镐敲击钎椽尾挺入。木钎椽间距不能大于0.2m，钎椽尾外露长度不能超过300mm。钎椽必须能托住前方的松散煤体。

（4）掘进期间必须采用前探梁（前探梁可采用π型钢或槽钢制作）。通过使用金属前探梁临时支护固定装置，增加了作业地点临时支护范围内的牢固性和可靠性，提高了巷道超前控制顶板的整体稳定性，对掘进工作面顶板管理起到了很好作用。

（5）空帮、空顶处用煤袋或废旧坑木填实。每掘进一棚，若出现空帮空顶现象时，必须及时用编织袋装煤或废旧坑木填实，否则不得施工下一棚，防止出现帮顶不实就继续施工的现象。

6 结语

（1）通过对托顶煤施工顶板管理技术的研究，采取改变施工工序、超前护顶、固化顶板等技术，解决了托顶煤施工期间的顶板管理难题，保证了工程的顺利施工，为矿井的正常接替提供了有力的保障。

（2）采取注浆措施后，煤体得到了注浆固化、锈结，同时注浆过程中煤体被浆液湿润，施工期间作业的煤尘大大降低，改善了作业环境，减少了煤肺病的发生。

（3）完善了“三软”煤层煤巷掘进工作面托顶煤施工期间的顶板技术，从前期的准备注浆工作，到施工期间的顶板管理措施，让整个顶板管理工作更加的科学化、工艺化和制度化。为郑煤集团豫西“三软”煤层推行突出煤巷掘进工作面在复杂地质情况下快速安全掘进工艺奠定了基础。

参考文献：

[1]刘猛，毋飞等.三软不稳定煤层过聚能爆破顶板控制技术[J].中州煤炭，2012.