極近距離煤層采空區(qū)下切巷施工工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

王 亮 孟碧坤

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司云岡礦，山西 大同 037000）

1 概況

81001工作面位于410盤區(qū)12-2#層，12-2#煤層與上覆3#煤層層間距平均為128m，與上覆8#煤層層間距平均為74m，與上覆12#煤層層間距為1.8～2.3m。12-2#層81001工作面為極近距離煤層工作面，且81001切巷恰好位于上覆12#層81035采空區(qū)下方，層間距僅2m左右。

81001切巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)132m，巷道寬×高=6.2m×2.8m，以方位265°10′由東北往西南方向掘進(jìn)。該區(qū)域煤層厚度2.5～3.2m，局部含1～2層厚度0.1～0.5m的夾石。直接頂為灰色粉細(xì)砂巖，厚度0.7～1.3m，平均1.0m；直接底為深灰色粉砂巖，厚度約0.7m。工作面頂?shù)装鍘r性如表1所示。

2 切巷施工原則

工作面上覆存在采空區(qū)影響，且層間距較小，為了減小切巷施工作業(yè)對(duì)頂板產(chǎn)生影響，工作面盡可能使用掘進(jìn)機(jī)組進(jìn)行施工作業(yè)。掘進(jìn)機(jī)施工作業(yè)需提前施工機(jī)窩，供設(shè)備穩(wěn)裝和使用。考慮頂板管理相關(guān)規(guī)定，工作面切巷需采用小斷面貫通，貫通后擴(kuò)幫成巷進(jìn)行作業(yè)。

表1 工作面頂?shù)装鍘r性

3 切巷施工工藝技術(shù)研究

3.1 切巷施工工藝

根據(jù)上述施工原則，研究制定了如下施工工藝，保證掘進(jìn)工作的正常進(jìn)行。

（1）炮掘30m機(jī)窩施工工藝

由于切巷層間距較小，為了減少爆破工藝對(duì)頂板的震動(dòng)影響，打淺眼、少裝藥、放小炮，以切巷南幫為基準(zhǔn)小斷面炮掘30m機(jī)窩。然后再對(duì)機(jī)窩進(jìn)行擴(kuò)幫。為了保證機(jī)窩處皮帶頭的正常運(yùn)行，機(jī)窩段四腿雙梁棚需替換為全斷面四腿雙梁棚，最后穩(wěn)裝機(jī)組和皮帶。

（2）小斷面機(jī)掘貫通施工工藝

炮掘機(jī)窩掘進(jìn)完成后，正巷掘進(jìn)采用EBZ-230掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行截割裝載，配套膠帶運(yùn)送機(jī)運(yùn)煤，采用MQT系列風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)打、裝頂部錨桿和錨索。小斷面掘進(jìn)施工巷道支護(hù)如圖1所示。

圖1 小斷面掘進(jìn)施工巷道支護(hù)斷面圖

（3）大斷面正巷機(jī)掘擴(kuò)幫施工工藝

小斷面掘進(jìn)貫通后，掘進(jìn)機(jī)退后至機(jī)窩處開始擴(kuò)幫，正巷擴(kuò)幫采用機(jī)掘機(jī)組施工工藝。

正巷若使用全斷面四腿雙梁棚，跨度太大，中間需支設(shè)單體柱。由于正巷內(nèi)膠帶運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備較多，全斷面雙腿雙梁棚施工困難，故采用小斷面四腿雙梁棚與雙腿單梁棚交錯(cuò)布置。即頂板支護(hù)采用一根四眼鋼帶與已掘巷道鋼帶搭接配螺紋鋼錨桿及金屬網(wǎng)片聯(lián)合主動(dòng)支護(hù)頂板，再與已掘巷道四腿雙梁鋼棚交叉架設(shè)單腿單梁鋼棚，剎頂背幫，被動(dòng)支護(hù)頂板的雙重支護(hù)。擴(kuò)幫施工斷面圖如圖2所示。

圖2 擴(kuò)幫施工斷面圖

3.2 切巷施工要求

（1）炮掘施工要求

巷道掘進(jìn)采用手持式風(fēng)動(dòng)煤鉆和風(fēng)動(dòng)巖鉆打眼、人工裝藥爆破的方法施工。巷道沿煤層頂板掘進(jìn)，嚴(yán)格控制巷道高度，嚴(yán)禁超高欠高。

① 放炮作業(yè)必須打淺眼、少裝藥、放小炮，每眼裝藥量200g為限，眼深以1.5m為限。

② 開口前，必須將附近可能被爆破危及的管線設(shè)備移走或掩護(hù)好，防止放炮打壞。

③ 對(duì)切巷交叉點(diǎn)搬角R=4m，對(duì)開口后形成交岔點(diǎn)處的頂板加大支護(hù)密度，使其控頂距不大于0.7m。

（2）機(jī)掘施工要求

巷道掘進(jìn)采用EBZ-230掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行截割裝載，配套膠帶運(yùn)送機(jī)運(yùn)煤，采用MQT系列風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)打、裝頂部錨桿和錨索。巷道沿煤層頂板掘進(jìn)，嚴(yán)格控制巷道高度，嚴(yán)禁超高欠高。

（3）永久支護(hù)施工要求

采用錨桿+錨索+四腿雙梁鋼棚/雙腿單梁棚+金屬片網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。巷道4.2m寬斷面，每排支護(hù)4根錨桿，排間距不大于700×900mm，錨桿用120×120mm小墊及機(jī)制螺帽擰緊，錨桿外露長(zhǎng)度10～50mm，孔深1.68～1.71m，每根錨桿必須使用不低于兩根樹脂，盡量實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，錨桿預(yù)緊力要求達(dá)到200N·m，錨固力不低于110kN。

同時(shí)采用工字鋼四腿雙梁鋼棚加U型三卡聯(lián)合支護(hù)，鋼棚整體呈梯形布置，對(duì)巷道進(jìn)行雙重支護(hù)。為增強(qiáng)鋼棚的穩(wěn)定性，防止鋼棚傾倒傷人事故發(fā)生，架棚結(jié)束后通過錨索和夾板對(duì)棚梁加打共計(jì)2道U型卡子進(jìn)行加固。錨索主要起懸吊棚梁作用，不作為永久支護(hù)。

錨桿支護(hù)放炮前最小控頂距不得大于錨桿的一個(gè)排距，放炮后最大控頂距不得大于錨桿的一個(gè)排距加上一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺，嚴(yán)禁超控頂作業(yè)。放炮后必須及時(shí)將錨桿支護(hù)跟進(jìn)到工作面，嚴(yán)禁給下一班留空頂。當(dāng)工作面因故臨時(shí)停掘時(shí)，錨桿支護(hù)緊跟到工作面，控頂距為零。

3.3 巷道圍巖變形監(jiān)測(cè)

通過監(jiān)測(cè)巷道表面位移數(shù)據(jù)能夠判定圍巖的運(yùn)動(dòng)情況，分析巷道圍巖是否進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。通過對(duì)工作面切巷的頂板進(jìn)行小斷面四腿雙梁棚與雙腿單梁棚交叉布置支設(shè)全斷面巷道技術(shù)，有效地減少了巷道變形量，保證了巷道支護(hù)效果，減少了巷道維護(hù)工作量，提高了巷道掘進(jìn)的效率。

4 應(yīng)用分析

云岡礦應(yīng)用該技術(shù)成功圈定了12-2#層410盤區(qū)81001工作面，該工作面長(zhǎng)132m，走向長(zhǎng)465m，為有效采出該工作面賦存煤量奠定了基礎(chǔ)。采出16.5萬t煤炭，按照每噸收益100元計(jì)算，該工作面收益1650萬元，去除巷道掘進(jìn)等成本138萬元，收益1512萬元。

5 結(jié)語(yǔ)

利用機(jī)掘正巷及擴(kuò)幫技術(shù)，避免了炮掘?qū)敯宓恼饎?dòng)影響，成功解決了極近距離采空區(qū)下巷道施工難題。利用打淺眼、少裝藥、放小炮爆破技術(shù)順利施工掘進(jìn)機(jī)窩，盡可能減小對(duì)頂板產(chǎn)生震動(dòng)影響，成功解決了掘進(jìn)機(jī)窩順利施工的難題。利用全斷面四腿雙梁棚支設(shè)技術(shù)支設(shè)巷道機(jī)窩段，為掘進(jìn)機(jī)組及膠帶運(yùn)輸機(jī)提供了作業(yè)空間。利用小斷面四腿雙梁棚與雙腿單梁棚交叉布置支設(shè)全斷面巷道技術(shù)，避免了全斷面四腿雙梁棚梁長(zhǎng)較長(zhǎng)、支設(shè)困難的難題。