大傾角巷道上山掘進施工實踐

李風(fēng)春

（開灤（集團）有限責(zé)任公司唐山礦業(yè)分公司救護中隊，河北 唐山 063000）

1 目前的掘進支護方式

唐山礦掘進巷道目前主要的支護方式為錨網(wǎng)支護和架棚支護。錨網(wǎng)支護方式：φ22mm×L2400mm螺紋鋼錨桿＋金屬網(wǎng)＋W型鋼帶；巷道兩幫支護形式：Φ20mm×L2200mm螺紋鋼錨桿＋金屬網(wǎng)＋木托盤。在巷道頂板破碎、壓力大等的情況下，采用架設(shè)金屬拱形棚子支護。

由于Y257工作面運煤邊眼傾角大，在大傾角巷道上山掘進過程中，采用傳統(tǒng)錨網(wǎng)支護方法不能有效抑制頂板和片幫現(xiàn)象的發(fā)生；若采用金屬拱形支架支護時，該支護方式掘進速度，材料消耗大等原因，導(dǎo)致作業(yè)時具有一定危險性。

2 大傾角巷道上山掘進支護設(shè)計

針對Y257工作面運煤邊眼地質(zhì)條件具有復(fù)雜性、多樣性的特點，采用現(xiàn)場勘察和日常頂板動態(tài)監(jiān)測的方法，根據(jù)頂、底板圍巖參數(shù)確定較合理的大傾角上山掘進支護設(shè)計，并對支護后的頂板進行動態(tài)監(jiān)測，安裝頂板離層指示儀，對大傾角上山巷道頂板的下沉量、巷道變形量等等進行日常動態(tài)監(jiān)測。根據(jù)頂板動態(tài)監(jiān)測，所選巷道支護設(shè)計能夠保證巷道安全。

2.1 巷道的臨時支護

在巷道上山掘進過程中，每次爆破后，在掘出荒斷面找清掉后，將前探梁移到迎頭打好的第一板鋼帶上，采用前探梁支護好空頂。在雙前探梁托鋼帶+金屬網(wǎng)超前支護好荒斷面迎頭頂板作為臨時支護下，看好方向線，定好眼位，及時進行打錨桿，做好巷道的永久支護。臨時支護材料：2根長2m的槽鋼前探梁，提前做好需要每板鋼帶+金屬網(wǎng)。

2.2 巷道的永久支護

(1)頂板支護形式：螺紋鋼錨桿+金屬網(wǎng)+W型鋼帶以及錨索補強支護。頂錨桿采用Φ22mm×L2400mm等強右旋螺紋鋼錨桿，每眼3個CK2330型樹脂藥包或1個CK2330與1個K2350型樹脂藥包搭配使用，頂錨桿扭緊力矩不小于100N·m。鋼帶采用長度為2.3m的4個眼W型鋼帶兩塊搭接使用，托盤為高強度預(yù)應(yīng)力托盤，頂網(wǎng)采用5000mm×1000mm的12#鉛絲編制的菱形網(wǎng)。頂錨桿板距為800mm，如遇地質(zhì)變化、壓力大等時，可適當(dāng)縮小板距。正常情況下中間的頂錨桿要垂直于頂板，軸向偏差≤5°，每排兩側(cè)的頂錨桿向巷幫側(cè)傾斜20～30°。兩側(cè)的頂錨桿距巷幫超過200mm時，要及時補打單根頂錨桿。

頂板除采用錨網(wǎng)支護外，還采用錨索補強支護。錨索托梁采用長度不小于1000mm的25U或29U型鋼配高強度預(yù)應(yīng)力托盤。錨索采用Φ17.8mm×6500mm，1×7股高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，采用5個CK2333型樹脂錨固劑錨固。錨索的錨固長度為錨索的1/3以上，漲拉預(yù)緊力要求達到100KN以上。錨索安裝滯后迎頭不得超過20m。如遇地質(zhì)變化、上頂破碎時，錨索呈五花眼布置，緊跟迎頭，隨掘隨打，適當(dāng)加密錨索。

(2)兩幫支護形式：螺紋鋼錨桿+金屬網(wǎng)＋木托盤。幫錨桿采用Φ20mm×L2200mm等強右旋螺紋鋼錨桿時，托盤為高強度預(yù)應(yīng)力圓托盤配合200mm×200mm×40mm的木墊使用，幫網(wǎng)采用3000×1700mm的12＃鉛絲菱形金屬網(wǎng)，每眼都使用2個CK2333型樹脂藥包，幫錨桿扭緊力矩不小于60N·m。最上一排距上頂不大于300mm，且上仰20-30°；最下一排距底板不大于500mm，且下傾10-15°。

如圖1、圖2所示。

圖1 錨網(wǎng)巷道斷面施工及支護示意圖

圖2 錨網(wǎng)巷道支護設(shè)計示意圖

2.3 大傾角上山巷道頂錨桿角度的管理

在煤礦巷道支護中，錨桿安裝的角度直接關(guān)系著巷道的支護質(zhì)量。由國家煤礦安全監(jiān)察局制定的《煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)及考核評級辦法》明確規(guī)定，錨桿安裝的方向與井巷的輪廓線的角度不得大于15°；開灤集團公司制訂的《煤巷錨桿支護質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，錨桿安裝的方向與巖面法線間的夾角α不得大于5°。

在近水平煤層巷道掘進過程中，中間的頂錨桿要求垂直于頂板，軸向偏差≤5°，錨桿的角度容易保證。但在大傾角上山巷道掘進過程中，錨桿很容易出現(xiàn)"穿皮"現(xiàn)象，錨桿的支護效果大大降低，從而導(dǎo)致巷道頂板離層或巷道容易發(fā)生冒頂事故。

如圖3所示：①安裝在豎直方向的1#錨桿與巷道頂板法線夾角為30°，錨桿的鐵托盤與鋼帶有夾角，未緊貼鋼帶面，角度較大，屬于"穿皮"錨桿，此類錨桿支護效果最差。②安裝在巷道頂板法線上的2#錨桿與巷道頂板的法線夾角為0°，錨桿的鐵托盤緊貼鋼帶，鋼帶緊貼巖面，2#錨桿支護效果最好。

圖3 錨桿安裝示意圖

為了控制大傾角上山巷道頂板錨桿的角度在設(shè)計范圍內(nèi)，每次錨桿機的支腿要緊靠工作面，始終保持錨桿機的支腿與頂板垂直，才能保證錨桿眼鉆入的方向與巷道頂板的法線方向一致。在大傾角上山巷道的施工過程中，采取的施工方法：在前探梁的支護下，工作面始終保證有0.8m巷道的頂板未做好永久支護，便于錨桿機的支腿垂直頂板。

在正常情況下每循環(huán)進尺設(shè)計為0.8m，第1次爆破掘進進尺為1.6米，采用2m長的前探梁做好工作面的臨時支護。在臨時支護下，做好0.8m巷道頂板的永久支護，還剩下0.8m巷道的頂板未做好永久支護。在臨時支護的情況下，工作面再次爆破掘進0.8m，并將前探梁前移至巷道迎頭，然后做好0.8m巷道頂板的永久支護，依次類推進行支護施工。

3 掘進施工工藝及措施

3.1 防護管理

掘進巷道迎頭必須打好擋煤板，防止迎頭浮煤下流，距迎頭10-20米。在巷道中運輸設(shè)備的行人一側(cè)要釘好擋板，防止煤矸濺落傷人，每隔50米加一道擋煤閘板。在巷道行人側(cè)要釘好防滑行人梯子和扶手，扶手與幫網(wǎng)拴牢綁好，高度合適，行人和運料時走梯子。在行人梯子道中，每隔30-50m釘一個行人防護閘板。各套運輸設(shè)備機頭位置處要于行人側(cè)施工躲避峒，司機必須在躲避峒內(nèi)進行操作。運料期間運料道內(nèi)不允許有人，其他人要求必須全部進入躲避峒內(nèi)。

3.2 設(shè)備管理

每班開工前往前接運輸設(shè)備，必須固定好，防止?jié)L落下滑傷人。各套運輸設(shè)備機頭必須用木柱或大鏈等固定牢靠，機尾采用地錨必須固定好。巷道所有的材料必須碼放整齊，做好平臺，各種小件用鉛絲與幫網(wǎng)栓牢、放穩(wěn)；電纜、錨桿、鉆機用完后靠幫碼放好，并用鉛絲與幫網(wǎng)拴牢。各種機電件、設(shè)備器材等要碼放穩(wěn)固，圓形或長條形的機尾軸等部件其軸向要與巷道走向保持一致，并用鉛絲與幫網(wǎng)拴牢摽緊，刮板輸送機等大件要與幫錨桿使用大鏈拴好，各種物料在下山端要打好斜閘。

3.3 爆破管理

爆破前必須閘撤人，所有人員要全部進入到躲避硐內(nèi)，閘人位置前方設(shè)置有擋煤塊的遮擋閘板。煤巷閘人距離為上山直峒100m以上，拐一直角彎75m以上，打矸子時直峒200m以上，拐一直角彎100m以上。施工過程中要加強通風(fēng)管理，必須保護好現(xiàn)場的風(fēng)筒、瓦斯報警儀等各種通防設(shè)備設(shè)施，隨時監(jiān)測迎頭瓦斯的濃度情況，防止上山掘進迎頭造成瓦斯積聚。

3.4 頂板管理

施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂找掉制度。時時檢查幫頂及迎頭圍巖情況，安排有經(jīng)驗人員處理好幫頂浮矸，防止煤、矸石滑下傷人。只有在將迎頭活矸及碎煤等全部找下后才能進行其他工作，找掉時要使用專用的找掉長釬桿進行，并遵循從外向里、先頂后幫的順序進行。每次放炮找完掉后，先將前探梁串放至迎頭，在工作面迎頭打好超前護幫錨桿，有效防止了頂板掉掉、迎頭片幫傷人。施工過程中所有人員不許進入空頂區(qū)進行工作。人員站位不得背靠煤壁側(cè)，操作時有專人觀山指揮，喊齊叫應(yīng)，發(fā)現(xiàn)頂板等其他問題要立即停止作業(yè)，待問題處理好后再繼續(xù)作業(yè)。同時該礦還對巷道施工質(zhì)量進行檢查，發(fā)現(xiàn)錨桿數(shù)量不夠、托盤變形、失效錨桿等不合格錨桿時，及時進行補打作業(yè)，保證工作面頂板管理安全。

[1]何勇，王根盛.山東煤炭科技.2008年6期.