開(kāi)拓巷道快速穿越煤層支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用

張建康

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司東曲礦，山西 古交 030200)

提高復(fù)雜條件下開(kāi)拓巷道的掘進(jìn)速度，對(duì)于保證礦井正常的采掘銜接有著十分重要意義，特別是開(kāi)拓巷道上、下山如何快速穿越煤層，提高掘進(jìn)速度，保證施工安全就顯得尤為重要。西山煤電(集團(tuán))公司東曲礦開(kāi)拓一隊(duì)在一采區(qū)9#煤回風(fēng)巷穿越煤層時(shí)，克服地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜，巖石松軟破碎、巷道壓力大等困難，用“錨網(wǎng)噴”施工方法，僅用10天，就順利穿越8#煤層厚約2．8 m，巷道長(zhǎng)度40余m。通過(guò)實(shí)踐，分析總結(jié)出了一套采用錨網(wǎng)噴支護(hù)的快速穿越煤層巷道施工方法，具體介紹如下：

1 工程概況

一采區(qū)9#煤1#回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷屬東曲礦開(kāi)延重點(diǎn)工程，要求在較短的時(shí)間內(nèi)完工，工期要求緊，回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷設(shè)計(jì)為直墻半圓拱形巷道，巷道凈寬4．5 m，凈高2．8 m。支護(hù)形式為錨噴支護(hù)和架棚支護(hù)，坡度為20°上山，巷道傾斜布置由下往上一次穿越過(guò)8#煤，8#煤層為該礦主要可采煤層之一，如果采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，煤層巷道前后5．0m，提前采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，穿層巷道總長(zhǎng)度為40．0 m;采用錨棚聯(lián)合支護(hù)施工方法，需U形金屬拱形棚子80架，投入的金屬棚子、錨桿等占用大量的資金，造成開(kāi)拓成本增加。如果采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，合理的組織施工，就能提高生產(chǎn)效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，從而降低開(kāi)拓材料成本。

2 施工工藝

1)支護(hù)材料。錨網(wǎng)噴支護(hù)：用d6 mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)孔為100 mm×100 mm，網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度為200 mm，采用14#鉛絲雙股綁牢。錨桿采用d18 mm×1 800 mm左旋螺紋鋼錨桿，托板為10 mm厚鋼板壓制成100 mm×100 mm的“凸”型托板;錨索采用d17．8mm×4 500 mm鋼絞索制成，托板采用厚18 mm，長(zhǎng)寬為250 mm×250 mm鋼板制作;藥卷為 msck2360型、msk2380型兩種。

采用P042．5R普通硅酸鹽水泥，粒徑小于5 mm的粗砂，5～10 mm碎石，陽(yáng)泉爭(zhēng)時(shí)牌速凝劑，摻量為水泥重量的3% ～4%，山西新型混凝土材料廠生產(chǎn)的XPM添加劑，摻量為水泥重量的5%，可達(dá)到速凝、止水及減少回彈量的目的。砼重量配合比為(水泥∶XPM)∶砂子∶石子 =(1∶5%)∶2．65∶2．05，水灰比0．4 ～0．5，砼標(biāo)號(hào)為 c20。

錨棚支護(hù)：U型金屬棚為12#槽鋼加工制作，分為1/4拱2個(gè)，棚腿2根;水泥背板規(guī)格為50×150×500;其它支護(hù)材料與錨網(wǎng)噴支護(hù)材料相同。

2)臨時(shí)支護(hù)。錨網(wǎng)噴支護(hù)：放炮后若頂板完整，即采用錨桿+網(wǎng)片進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，要堅(jiān)持敲幫問(wèn)頂制度，找掉活石浮矸，支護(hù)順序?yàn)橄软敽髱?。放炮后若頂板破碎，掛網(wǎng)打錨桿困難時(shí)，可采用先初噴30～50 mm厚的封閉漿，然后再掛網(wǎng)打錨桿，錨桿間排距800 mm×800 mm，呈“三花”型布置，錨桿每圈平均為12．5根。

錨棚支護(hù)：采用初噴30～50 mm厚的封閉漿作為臨時(shí)支護(hù)。

3)永久支護(hù)。錨網(wǎng)噴支護(hù)：循環(huán)進(jìn)尺為2 m，在掛網(wǎng)打錨桿的基礎(chǔ)上，先初噴30～50 mm，再?gòu)?fù)噴至100 mm成巷。

錨棚支護(hù)：循環(huán)進(jìn)尺為1 m，放炮后若頂板完整，即開(kāi)始架棚、打錨桿、鋪設(shè)水泥背板，充填不燃支護(hù)層，先初噴，再?gòu)?fù)噴成巷;頂板破碎時(shí)，在初噴的基礎(chǔ)上進(jìn)行架棚、鋪設(shè)水泥背板，充填不燃支護(hù)層，先初噴，再?gòu)?fù)噴成巷。

4)臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)與工作面之間的關(guān)系。錨網(wǎng)噴支護(hù)、錨噴網(wǎng)支護(hù)、復(fù)噴砼最大距離拱部不超過(guò)4 m，墻部不超過(guò)25 m;錨桿支護(hù)放炮前距工作面不超過(guò)700 mm，放炮后距工作面不超過(guò)2 700 mm。

錨棚支護(hù)：初噴砼緊跟至工作面迎頭。金屬棚至工作面最大距離放炮前不超過(guò)0．4 m，放炮后不超過(guò)1．4 m。

3 支護(hù)成本與效益對(duì)比

1)支護(hù)成本明細(xì)表見(jiàn)表1，表2。

表1 錨網(wǎng)噴支護(hù)成本明細(xì)表

2)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

a)經(jīng)濟(jì)效益(不含人工費(fèi))。錨網(wǎng)噴支護(hù)延米比架棚支護(hù)節(jié)約成本2 440元。b)社會(huì)效益。斷面收縮率低，較好地保持了巷道的穩(wěn)定;改善了圍巖的物理力學(xué)性能，將松散的圍巖結(jié)合成整體，從而形成可靠有效的結(jié)合拱結(jié)構(gòu)，提高了支護(hù)的承載能力和穩(wěn)定性，降低了底鼓應(yīng)力的集中度，有效地控制了巷道的變形量。c)在施工同類型巷道中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

4 施工要求

1)施工時(shí)為安全起見(jiàn)，可先掘出上半部，采用淺眼放小炮施工，大循環(huán)進(jìn)度不超過(guò)2 m，周邊眼采用密集布置，隔眼裝藥的爆破法，以保證巷道成型。

2)放炮后，風(fēng)鎬或手鎬刷拱幫部，要及時(shí)打錨桿掛網(wǎng)護(hù)頂，并進(jìn)行噴漿成巷施工。工作面耙碴完畢后，兩幫及時(shí)打錨桿及掛網(wǎng)。充分利用錨桿主動(dòng)性支護(hù)巖層的原理，使巷道圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)，掘進(jìn)時(shí)要一掘一錨一初噴進(jìn)行正規(guī)循環(huán)作業(yè)。

表2 “U”型棚支護(hù)成本明細(xì)表

3)錨桿使用力矩搬手進(jìn)行緊固，使錨桿托板與巖石緊貼，錨桿預(yù)緊力扭矩≥191 N·m，錨固力不小于105 kN;錨索使用錨索張拉機(jī)進(jìn)行張緊，預(yù)緊力≥100 kN，錨固力≥200 kN。

5 結(jié)論

錨網(wǎng)噴快速穿煤層是一種掘進(jìn)速度快、安全上有保證，施工工藝簡(jiǎn)單，支護(hù)成本低的施工工藝。具有掘進(jìn)斷面有效利用率高、掘進(jìn)工程量小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，改變了傳統(tǒng)掘進(jìn)工程量大，勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，是一種快速、穩(wěn)定的施工方法。在同類型巷道施工中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。