特厚煤層巷道超高段接頂工藝實(shí)踐

張寶林

（山西錦興能源有限公司，山西 呂梁 033600）

肖家洼煤礦211302工作面為21采區(qū)布置的第二個(gè)綜放工作面，該工作面北鄰21采區(qū)上山大巷，西鄰13號(hào)煤層未開(kāi)采煤體，東鄰211301工作面采空區(qū)，南鄰礦井邊界。211302材料順槽133～177m段巷道較高，平均高度6m，且平均底煤厚度2.78m。211302工作面超前支架最大支護(hù)高度4.5m，排頭支架最大支護(hù)高度3.8m，為保證工作面安全順利通過(guò)超高段，最大限度回收資源，杜絕浪費(fèi)，需提前對(duì)該段范圍進(jìn)行臥底，并對(duì)超高范圍接頂處理。

211302材料順槽133～177m臥底后巷道最大高度9.3m，接頂工作安全系數(shù)低，施工難度大。為保證施工安全，此次接頂施工創(chuàng)新使用了車(chē)載式安全平臺(tái)，順利完成施工。

1 概況

211302工作面的13#煤層屬穩(wěn)定煤層，一般含2～5層夾矸，多為炭質(zhì)泥巖，夾矸厚約1.07～1.40m，煤層總厚度9.37～14.32m，硬度一般為2～3，內(nèi)生裂隙相對(duì)較發(fā)育。煤層基本頂為粗粒砂巖，6.6～27.0m；直接頂為灰白色中粒砂巖，8.8～25.4m；偽頂為黑灰色泥巖，0～1.5m，遇水膨脹變松軟。

依據(jù)211302材料順槽地質(zhì)素描資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)探頂、底煤厚情況劃定臥底范圍50m，臥底最大深度3m，平均臥底深度2m，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定巷道腰線組織施工，臥底完成后可多回收煤量資源31500t。

2 臥底、接頂工序及方法

（1）施工順序：護(hù)幫（鋪設(shè)Ф6.5mm鋼筋網(wǎng)→布設(shè)W鋼帶→打錨桿→打錨索）→臥底（打眼→爆破→出貨→護(hù)幫）→接頂（打吊掛工字鋼錨索→安裝錨索→架設(shè)木垛）→二次緊固錨索；

（2）施工方法：為了確保頂板完好，幫部完整，經(jīng)研究決定幫部采用錨索+W鋼帶+錨桿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，接頂采用錨索、工字鋼、木垛進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。

3 臥底、接頂施工安全性驗(yàn)證

（1）巷道頂板的地壓估算

根據(jù)松散學(xué)說(shuō)估算巷道地壓，設(shè)每米巷道頂壓值為Q，則：

式中：

γk-頂板巖石的容重，2.6t/m3；

a-巷道掘進(jìn)寬度的二分之一，2.7m；

b-自然平衡拱拱高，m；

fK-頂板巖石堅(jiān)固性系數(shù)，2.6。

頂部接頂采用錨索+錨索梁+木垛支護(hù)，錨索梁用三根Ф21.6mm錨索固定,每根錨索錨固力為15t，錨固力合計(jì)為45t，滿足頂部支護(hù)能力。

（2）巷道兩幫的地壓估算

根據(jù)擋墻理論，側(cè)壓力呈梯形分布，總的側(cè)壓力：

式中：

γd-兩幫巖石的容重，1.4t/m3；

γk-頂板巖石的容重，2.6t/m3；

b-拱高，m；

h0-換算高度，1.93m；

h-巷道掘進(jìn)高度，9.3m；

βd-兩幫巖石的內(nèi)阻力角，取βd=42°。

由于底板比較穩(wěn)定，不用考慮地壓?jiǎn)栴}。

幫部采用錨索+錨桿+W鋼帶支護(hù)，W鋼帶上下各用一根Ф21.6mm錨索,抗拉強(qiáng)度為25.6t，中間采用5根錨桿，每根錨索錨固力為15t，錨桿為5t，錨固力合計(jì)為55t，滿足幫部支護(hù)能力。

4 施工安全措施

臥底后巷道平均高度6.7m，最高處達(dá)9.3m，錨索、工字鋼梁、木垛施工難度大，危險(xiǎn)系數(shù)高。為了保證施工速度和人員安全，創(chuàng)新使用車(chē)載式安全平臺(tái)、錨索安全套筒、無(wú)損傷工字鋼抱卡、幫部掏槽鉆頭等。

（1）施工初期采用固定式安全平臺(tái)，每班只能施工4根錨索。經(jīng)過(guò)技術(shù)創(chuàng)新將平臺(tái)設(shè)計(jì)到防爆多功能車(chē)上，臺(tái)車(chē)上焊接專(zhuān)用防護(hù)框，無(wú)需安裝安全平臺(tái)，利用防爆車(chē)調(diào)整平臺(tái)位置和高度，提高安全系數(shù)，加快施工速度。改造后每班施工14根錨索，提高功效3.5倍。

（2）由于要求錨索外露長(zhǎng)度1.5～6.0m，而錨索外露超過(guò)1.0m錨固時(shí)將出現(xiàn)搖擺，隨著錨索外露加長(zhǎng)搖擺幅度增大，施工難度不斷增大，安全系數(shù)下降。為了確保安全，制作安全套筒，將錨索鎖定在套筒內(nèi)，提高安全系數(shù)，加快施工速度。

（3）為確保工字鋼梁與巷壁嚴(yán)密貼實(shí)，起到支撐幫部作用，工字鋼梁長(zhǎng)度6.0m。由于巷道施工過(guò)程中存在欠挖現(xiàn)象，導(dǎo)致部分工字鋼梁超長(zhǎng)，加之井下嚴(yán)禁動(dòng)用電焊，故需采用人工掏槽辦法。施工時(shí)人員站在3.0m高處風(fēng)鎬掏槽施工難度加大，改造鉆孔取芯鉆頭，配合風(fēng)煤鉆進(jìn)行掏槽，大大提高施工速度。

（4）原設(shè)計(jì)在工字鋼梁上掏眼，這樣破壞工字鋼梁強(qiáng)度，制作無(wú)損傷工字鋼梁抱卡可有效解決此問(wèn)題。即制作長(zhǎng)度為500mm，在抱卡中間制作長(zhǎng)100mm寬25mm槽，用來(lái)穿錨索；在其上下各焊牢2個(gè)Ф20螺栓，工字鋼梁放置掏槽內(nèi)，再用無(wú)損傷工字鋼梁抱卡將錨索固定工字鋼梁上。

（5）工字鋼梁每安裝3根，在其上部施工井字形木垛，利用原木、枕木、木楔、鐵線、鈀釘聯(lián)合搭建，然后進(jìn)行錨索二次緊固，接頂后效果較好。工字鋼梁固定后，采用圓木接頂時(shí)鋼梁上鋪設(shè)規(guī)格為100×100mm網(wǎng)格鋼筋網(wǎng)片，防止墜物傷人。

5 結(jié)論

211302工作面材料順槽133～177m段巷道，采用臥底將多回收煤炭31500t，當(dāng)時(shí)煤炭銷(xiāo)售價(jià)356元/噸，扣除噸煤成本125元/噸，臥底所需材料費(fèi)用6.087萬(wàn)元，可獲效益721.56萬(wàn)元。

211302工作面材料順槽接頂工作創(chuàng)新性的研制四種創(chuàng)新型工具，有效保證了現(xiàn)場(chǎng)施工安全，順利完成巷道超高段接頂工作，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，具有推廣意義。