松軟厚煤層復(fù)合支護(hù)沿底快速掘進(jìn)應(yīng)用研究

韓 巍

（國投新集能源股份有限公司 新集二礦，安徽 鳳臺232101）

0 前言

松軟厚煤層考慮放頂煤需要， 在掘進(jìn)過程中采用沿底架棚施工。巷道在掘進(jìn)過程中存在頂煤管理、破煤層底板、架棚勞動強(qiáng)度大等困難，現(xiàn)場的安全管理及單進(jìn)水平的提高受到很大程度的影響。 綜合考慮各項(xiàng)影響因素，積極研究對策，尋求快速掘進(jìn)的綜合技術(shù)，是提高巷道單進(jìn)的重要途徑，有必要進(jìn)行研究和推廣。

1 概況

新集二礦13-1 煤為主要可采煤層之一，-550m 標(biāo)高以上煤層傾角10°～30°，煤層厚度較穩(wěn)定，煤厚4.5-11.0m，適合采用炮采懸移支架放頂煤回采。 111300 風(fēng)巷設(shè)計長度1166m，位于新集二礦1113 采區(qū)，工作面標(biāo)高-326.9m～-375.9m，煤層傾角10°～25°，平均煤層傾角15°，煤層厚度1.9～15.3m，平均厚度7.4m，煤層松散易漏冒。 工作面直接頂為薄層煤與泥巖、砂質(zhì)泥巖呈互層狀組合而成，層理發(fā)育，巖層松軟，穩(wěn)定性差，易冒落；直接底為砂質(zhì)泥巖，單向抗壓強(qiáng)度30.7～46.8 MPa，平均約39.8 MPa。 巷道采用架U 型棚噴、注漿復(fù)合支護(hù)，巷道規(guī)格為凈寬×凈高=3.8m×3.18m。

2 復(fù)合支護(hù)

2.1 頂煤控制

2.1.1 超前錨桿支護(hù)

111300 風(fēng)巷采用架29U 型棚支護(hù)，針對13-1 煤復(fù)合型煤巖互層頂板難管理等特點(diǎn)，掘進(jìn)過程中在迎頭棚梁上方以仰角大于巷道坡度10°～15°施工超前錨桿控制頂煤，超前錨桿規(guī)格為Φ20×2500mm，間距300mm（可根據(jù)頂煤松軟片漏情況適當(dāng)調(diào)整），控制下一循環(huán)施工區(qū)段頂煤，有效的控制了頂、幫煤層片漏。

2.1.2 煤層低壓慢速注水

每小班在巷道頂板向下0.5m、距中線1m 施工兩個超前煤層注水鉆孔，鉆孔深度6m，分別位于中線兩側(cè)，與巷道中線夾角15°，仰角比巷道坡度大15°～20°， 注水鉆孔保持1m 的超前距， 注水壓力控制在0.2Mpa 左右，并保證足夠的注水時間。 通過煤層低壓慢速注水，慢慢浸潤透煤體，一方面增加煤層的粘結(jié)度，有利于頂煤管理，另一方面因注水增加煤體透氣性，煤層瓦斯得到提前釋放，為掘進(jìn)期間減少安全威脅，再者因水濕潤煤體，降低了工作面的煤（巖）塵濃度，優(yōu)化了工作環(huán)境。另經(jīng)過以上措施的實(shí)施，巷道掘進(jìn)過程中高冒點(diǎn)個數(shù)顯著減少。

2.2 巷道支護(hù)優(yōu)化設(shè)計

傳統(tǒng)的松軟厚煤層沿底施工回采巷道采用礦用12# 工字鋼架梯形棚支護(hù)，巷道規(guī)格一般為∶凈寬×凈高=3.6m×2.8m。因13-1 煤為厚煤層開采，且煤層松軟易片等特點(diǎn)，巷道支護(hù)后礦壓顯現(xiàn)明顯，出現(xiàn)棚梁彎曲下沉、棚腿變形嚴(yán)重等現(xiàn)象，造成后期工作面回采時巷道安全空間不足、超前支護(hù)工作量大。 經(jīng)過優(yōu)化對比，根據(jù)煤層自身特性，選取29U 型鋼棚支護(hù)，斜腿拱形斷面，斷面規(guī)格∶凈寬×凈高=3.8m×3.18m。通過提升支護(hù)材料的抗壓強(qiáng)度，改變巷道斷面形狀，擴(kuò)大巷道斷面尺寸，巷道支護(hù)強(qiáng)度得以提高，支護(hù)效果改變明顯，同時保證了巷道在使用期內(nèi)的足夠安全空間。

2.3 噴注漿加強(qiáng)支護(hù)

13-1 煤為厚煤層，煤層瓦斯含量大，隨著巷道的掘進(jìn)，瓦斯涌出量不斷增加，為加強(qiáng)現(xiàn)場一通三防管理，對巷道全斷面煤體噴漿封閉。另外由于111300 工作面煤層傾角最大達(dá)25°，風(fēng)巷在掘進(jìn)過程中上幫煤層易片漏，增加瓦斯管理難度，針對這一現(xiàn)象，風(fēng)巷在掘進(jìn)過程中對巷道頂部及兩肩窩處進(jìn)行注漿加固，填實(shí)U 型棚與煤體之間的空隙，并將煤體與巷道材料聯(lián)接為一個整體，從而以復(fù)合型支護(hù)達(dá)到提高巷道整體支護(hù)效果的目的。

3 沿底快速掘進(jìn)技術(shù)

3.1 優(yōu)化系統(tǒng)

巷道施工過程中，對通風(fēng)、運(yùn)輸、出貨等系統(tǒng)不斷優(yōu)化。 大功率先進(jìn)設(shè)備的投入，減輕職工的勞動強(qiáng)度，提高勞動效率，更重要的是規(guī)避了安全隱患點(diǎn)，提高巷道掘進(jìn)的安全系數(shù)。

初期風(fēng)巷出貨系統(tǒng)為111300 風(fēng)巷刮板機(jī)經(jīng)1113 采區(qū)出煤上山刮板機(jī)（兩部）至溜煤眼，后經(jīng)出貨系統(tǒng)改造，將刮板機(jī)全部換成皮帶機(jī)，出貨量得以增加，出貨系統(tǒng)穩(wěn)定性得以提升，并且每班節(jié)省1 名運(yùn)輸機(jī)司機(jī)。

由于風(fēng)巷設(shè)計長度為1166m，施工進(jìn)度加快的同時打運(yùn)支護(hù)材料的工作量也隨之增加， 因而在風(fēng)巷安裝一部JWB-55BJ 型無級繩絞車，直接將材料打運(yùn)至距迎頭50m 處，減少打運(yùn)環(huán)節(jié)，同時也避免調(diào)度絞車打運(yùn)材料帶來的人員浪費(fèi)問題，以更多的人員保證迎頭正常施工。

1113 采區(qū)出煤上山上段長度300m，巷道坡度15°，安裝一部行人助力裝置，減輕職工的體力消耗。

3.2 采用綜掘機(jī)破矸

為控制好巷道層位，巷道下幫跟煤層底板掘進(jìn)，施工過程中上幫破底高度達(dá)1.9m，人工掘進(jìn)勞動強(qiáng)度大，未上綜掘機(jī)之前，每小班只能組織一個循環(huán)，日進(jìn)尺約3～4m，月度進(jìn)尺約110m，進(jìn)度緩慢。 炮掘受施工工序影響，打眼、裝藥、放炮時間長，且放炮震動，易造成頂、幫煤層片漏加劇，造成更大的施工安全威脅。 為了提高單進(jìn)水平，采用EBZ-160H 型綜掘機(jī)施工，EBZ-160H 型綜掘機(jī)最大切割斷面約24.1m2，最大切割高度4.8m，切割寬度5.12m，可經(jīng)濟(jì)截割煤巖單向抗壓強(qiáng)度f≤80～100MPa，順利的解決巷道上幫破底難問題。

3.3 優(yōu)化勞動組織

采用綜掘機(jī)掘進(jìn)期間，班前會由隊(duì)長或技術(shù)員根據(jù)工作面具體地質(zhì)情況，合理分析綜掘機(jī)落煤時的相關(guān)要求，從而制定最佳截割路線。充分發(fā)揮超前錨桿及煤層注水控制頂煤的優(yōu)越性，以防止頂、幫煤層片漏為原則，盡量減少落煤時間。根據(jù)每小班工人的綜合素質(zhì)，合理安排各項(xiàng)工作，具體分為迎頭支護(hù)組、備料組。所有支護(hù)材料距迎頭不超過50m，在綜掘機(jī)落煤期間，由備料組成員將下一循環(huán)所需支護(hù)材料運(yùn)送至綜掘機(jī)后方5m 處，落煤結(jié)束后，協(xié)助支護(hù)組成員將U 型棚等支護(hù)材料運(yùn)至迎頭并協(xié)助支護(hù)，從而保證施工工序的緊湊銜接

4 取得的效果

111300 風(fēng)巷掘進(jìn)過程中，采取以上得力措施后，通過合理調(diào)整勞動組織，每小班能夠完成4-5 個正規(guī)循環(huán)，日進(jìn)尺保持在10m 以上，最高日進(jìn)尺達(dá)15m，最高月度進(jìn)尺達(dá)380m，且工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化全部達(dá)優(yōu)良以上等級。 創(chuàng)造了13-1 煤托頂煤架U 型棚噴漿支護(hù)巷道最高單進(jìn)水平。

5 結(jié)束語

松軟煤層沿底掘進(jìn)巷道施工時采取架U 型支護(hù)、超前錨桿及煤層低壓慢速注水管理頂煤、噴注漿加固復(fù)合支護(hù)方式，有效的控制頂煤片冒。同時配合綜掘機(jī)掘進(jìn)，輔助大功率運(yùn)輸設(shè)備等相關(guān)保障措施，保證了現(xiàn)場的安全管理，減輕了職工的勞動強(qiáng)度。通過工序的合理組織，工效大大提高，巷道掘進(jìn)單進(jìn)水平大幅提升，實(shí)現(xiàn)了快速掘進(jìn)，在礦井施工同類型巷道時，具有很大的借鑒意義，值得推廣和應(yīng)用。