新窯煤礦4503開(kāi)切眼左右邁步式一次成巷技術(shù)的應(yīng)用

李嬌龍,李 穩(wěn),張江全

(華亭煤業(yè)集團(tuán)新窯煤礦， 甘肅 平?jīng)鍪?744201)

新窯煤礦4503開(kāi)切眼左右邁步式一次成巷技術(shù)的應(yīng)用

李嬌龍,李 穩(wěn),張江全

(華亭煤業(yè)集團(tuán)新窯煤礦， 甘肅 平?jīng)鍪?744201)

介紹了采用左右邁步式一次成巷施工方法施工切眼，其中合理的斷面參數(shù)、超前步距及支護(hù)方式是實(shí)現(xiàn)安全、高效的前提條件，為同類(lèi)地質(zhì)條件下施工切眼巷道提供參考價(jià)值。

切眼；左右邁步式；一次成巷

1 工程概況

新窯煤礦4503開(kāi)切眼布置在900～930.8 m水平，位于四采區(qū)煤5層內(nèi)，開(kāi)口設(shè)計(jì)方位164°27′19″，巷道坡度16°54′，上部為4502工作面采空區(qū)，下部未受采動(dòng)影響，西接新柏煤礦井田邊界保護(hù)煤柱，設(shè)計(jì)工程量120 m。

該巷其頂板主要為泥巖，厚度約3.36 m；底板主要為泥巖、炭質(zhì)泥巖、砂巖，平均厚度3.95 m，遇水易膨脹，該區(qū)域內(nèi)煤質(zhì)松軟，礦壓約顯現(xiàn)明顯，夾矸處煤層易離層。

2 斷面參數(shù)

礦井原下開(kāi)切眼巷道斷面為矩形，矩形斷面巷道雖空間利用率高，但巷道頂板受力不均容易下沉，巷角容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，且考慮到巷道頂板會(huì)有一定下沉，所以巷道斷面采用微弧直墻拱斷面形狀(見(jiàn)圖1)，巷掘?qū)?.6 m(凈寬6.48 m)，掘高3.26 m(凈高3.2 m)，墻高2.7 m，拱高0.56 m,掘斷面積20.23 m2(凈斷面積19.58 m2)，使巷道頂板受力更均勻，巷角采用圓弧連接消除應(yīng)力集中現(xiàn)象。

圖1 巷道斷面(單位：mm)

3 掘進(jìn)方式

4503開(kāi)切眼采用S100A煤巷掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)及破煤、裝載。采用全斷面分左右邁步式一次成巷掘進(jìn)法從切眼下口向上掘進(jìn)(見(jiàn)圖2),先掘進(jìn)全斷面的左半部分(掘?qū)?.6 m)，后掘進(jìn)全斷面的右半部分(掘?qū)?.0 m)。左半部分和右半部分每次掘進(jìn)0.8 m，每?jī)蓚€(gè)單班為一個(gè)循環(huán)，每個(gè)單班掘進(jìn)2.4 m。

4 合理步距確定

左右分半施工時(shí)，左半部分超前右半部分步距是否合理，直接影響著巷道頂板下沉量的多少，頂板支護(hù)是否能及時(shí)有效，能不能最大限度超前釋放巷道施工過(guò)程中的圍巖壓力。實(shí)踐表明：左半部分掘進(jìn)超前右半部分10排(8 m)，將巷道掘進(jìn)施工中大部分壓力超前釋放，巷道掘進(jìn)茬面壓力顯現(xiàn)較小，但是因左右分半施工，巷道圍巖壓力存在二次分布情況，頂板下沉量大。左半部分掘進(jìn)超右半部分4排(3.2 m)時(shí)，巷道頂板下沉量小，容易控制，但巷道掘進(jìn)施工中大部分壓力不能很好超前釋放，巷道掘進(jìn)茬面壓力顯現(xiàn)較大，煤炮平繁。當(dāng)左半施工超前右半部分6～8排(4.8～6.4 m)時(shí)，正好能將巷道掘進(jìn)中大部分超前壓力釋放，并且巷道頂板下沉量較小，最終決定左半部分超前右半部分8排。

5 支護(hù)方式

5.1 臨時(shí)支護(hù)

4503開(kāi)切眼掘進(jìn)左半部分右?guī)?、茬面采用?0 mm×1500 mm鋼錨桿臨時(shí)支護(hù)，錨桿數(shù)量和角度根據(jù)實(shí)際施工和煤層變化情況而定，具體以能保證安全和控制巷道成形為原則。

5.2 永久支護(hù)

(1) 左半部分頂板支護(hù)。左半部分頂板每排布置5根Φ20 mm×2400 mm錨桿，間排距均為800 mm,并配套型號(hào)3600 mm×100 mm×10 mmT形鋼帶及150 mm×150 mm高強(qiáng)度蝶形托板，鋪掛50 mm×50 mm菱形金屬網(wǎng)，錨索布置在兩排錨桿之間，采用Φ21.8 mm×8300 mm及Φ17.8 mm×4500 mm兩種呈插花形布置，每排布置3根，間距1000 mm,排距800 mm,即第一排布置Φ21.8 mm×8300 mm錨索，第二排布置Φ17.8 mm×4500 mm錨索。

(2) 右半部分頂板支護(hù)。右半部分頂板每排布置4根Φ20 mm×2400 mm錨桿，間排距均為800 mm,并配套型號(hào)3000 mm×100 mm×10 mmT形鋼帶及150 mm×150 mm高強(qiáng)度蝶形托板，鋪掛50 mm×50 mm菱形金屬網(wǎng)，錨索布置在兩排錨桿之間，采用Φ21.8 mm×8300 mm及Φ17.8 mm×4500 mm兩種呈插花形布置，每排布置4根，間距1000 mm,排距800 mm,即第一排布置Φ21.8 mm×8300 mm錨索，第二排布置Φ17.8 mm×4500 mm錨索。

(3) 巷幫支護(hù)。切眼左右巷幫每排均布置4根Φ20 mm×2400 mm錨桿，排距均為800 mm，其中靠頂板、底板側(cè)錨桿與巷幫呈15°夾角配套型號(hào)2700 mm×100 mm×10 mm T形鋼帶，鋪掛50 mm×50 mm菱形金屬網(wǎng)支護(hù)。

5.3 后巷加固

開(kāi)切眼后巷采用單體柱、鉸接頂梁、木垛聯(lián)合加固，單體柱雙排布置配合1.0 m鉸接頂梁沿開(kāi)切眼傾向加固支護(hù)，排距2.4 m，距離巷幫2.1 m，柱距0.8 m，滯后刷大部分8 m打設(shè)。木垛布置在單體柱與巷幫間，每隔5 m在巷道兩側(cè)交替架設(shè)一組木垛，木垛架設(shè)不得滯后刷大部分15 m。

6 結(jié) 論

(1) 巷道斷面選用拱形頂板、直墻的形狀，不僅施工快捷簡(jiǎn)便，還能夠?qū)㈨敯鍓毫τ行Х纸?，改善巷道圍巖的受力狀態(tài)，提高巷道圍巖的承載能力，同時(shí)也給出了頂板變形空間。

(2) 采用不同長(zhǎng)度錨索及錨桿可以從不同層位上控制頂板，既起到懸吊作用，又形成組合拱作用，組合拱可以承擔(dān)冒落巖層以及軟弱巖層的重量，還可以增加巖體的硬度，防止巷道圍巖的松動(dòng)變形，充分利用圍巖自身承載能力，加固拱的作用。

圖2 全斷面左右邁步式一次成巷左超右步距及頂板支護(hù)

(3) 左半部分施工超前右半部分4.8～6.4 m最為適宜，既能有效釋放超前壓力，又能及時(shí)有效進(jìn)行頂板支護(hù)，減小壓力二次重新分布造成頂板下沉(經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，掘進(jìn)茬面超前2.4 m范圍，后巷距茬面8 m范圍內(nèi)頂板壓力大)，且后巷液壓?jiǎn)误w柱距掘進(jìn)茬面距離不得大于8 m時(shí)，能有效控制頂板下沉量。

[1]楊雙索.回采巷道圍巖控制理論及錨固結(jié)構(gòu)支護(hù)原理[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.

[2]劉文崗,牛鐵奇.高強(qiáng)組合錨桿錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在綜放工作面切眼支護(hù)控制中的應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè),2005(08).

[3]張 巖,位長(zhǎng)河,楊廣利.錨桿錨索加鋼帶聯(lián)合支護(hù)在綜放面快速安裝及回撤中的應(yīng)用[J].煤礦開(kāi)采,2008(02).

[4]石凡生.錨網(wǎng)、錨索支護(hù)技術(shù)在大斷面切眼的應(yīng)用[J].煤礦支護(hù)，2002(01).

[5]孫 義.錨索吊鋼梁聯(lián)合支護(hù)在綜放切眼頂板支護(hù)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2006(04).

2013-11-21)

李嬌龍(1986-)男，陜西寶雞市人，本科，助理工程師，從事煤礦井下巷道掘進(jìn)技術(shù)管理工作,Email:bodolw@126.com。