“三軟”煤層回采巷道掘進(jìn)技術(shù)的實(shí)踐

李二鵬

（山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048000）

“三軟”煤層力學(xué)性質(zhì)較為明顯，其在受力后表現(xiàn)為強(qiáng)度低、變形量大，頂板破碎下沉，底板底鼓現(xiàn)象加劇，會(huì)快速誘發(fā)圍巖體應(yīng)力的重新分布。在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，“三軟煤層”作業(yè)難度大，對(duì)施工工藝和支護(hù)技術(shù)有著嚴(yán)格的要求。王坡煤礦3#煤層埋深480～670 m，煤層的平均厚度為5.76 m；節(jié)理十分發(fā)育，頂?shù)装鍘r層普氏硬度小，不利于開(kāi)掘后的支護(hù)作業(yè)。由于3#煤層屬于典型的“三軟”煤層，在掘進(jìn)運(yùn)輸順槽過(guò)程中需采取必要的措施和針對(duì)性的工藝［1-3］。

1 3203運(yùn)輸順槽掘進(jìn)施工工藝

1.1 掘進(jìn)巷道概況

3203運(yùn)輸順槽為回采巷道，其頂?shù)装迩闆r見(jiàn)表1。3203運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2089 m。其終點(diǎn)北側(cè)距3209HS采空區(qū)約35 m。據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料分析，該巷大約掘進(jìn)至約1425 m和1726 m處會(huì)揭露擠壓帶，掘進(jìn)過(guò)程中需加強(qiáng)頂幫與防治水的安全管理，其他隱伏構(gòu)造還需在掘進(jìn)過(guò)程中進(jìn)一步探明。

3203運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面位置見(jiàn)圖1。

表1 3#煤層頂?shù)装迩闆r

圖1 3203運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面位置

1.2 巷道布置及支護(hù)設(shè)計(jì)

（1）巷道布置

①3203運(yùn)輸順槽從3205運(yùn)順繞道北幫開(kāi)口，根據(jù)地測(cè)部標(biāo)定開(kāi)口位置，以＋5°坡、方位角22°24′10″掘進(jìn)約28 m，至煤層頂板后繼續(xù)沿煤層頂板掘進(jìn)。掘進(jìn)推進(jìn)至開(kāi)切眼200 m的位置時(shí)，逐步調(diào)整為沿煤層底板掘進(jìn)。

（1）支護(hù)設(shè)計(jì)

3203運(yùn)輸順槽斷面規(guī)格：寬×高為5000 mm×3400 mm，掘進(jìn)斷面為17 m2。

①頂板支護(hù)

采用BHRB500材質(zhì)強(qiáng)力錨桿，規(guī)格為Φ22 mm×2400 mm。排距1000 mm，每排6根錨桿；錨桿間距900 mm，距幫250 mm。樹(shù)脂加長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力錨固，采用2支樹(shù)脂錨固劑，1支規(guī)格為MSCKb2335，另1支規(guī)格為MSZ2360。采用W 鋼護(hù)板護(hù)表，規(guī)格為W235，300 mm×460 mm×6 mm。托板規(guī)格：150 mm×150 mm×10 mm的高強(qiáng)度拱形托板。錨桿預(yù)緊扭矩為400 N·m≤設(shè)計(jì)扭矩≤550 N·m，若錨桿扭矩小于400 N·m，重新預(yù)緊至設(shè)計(jì)扭矩；若錨桿扭矩大于550 N·m時(shí)，在距原錨桿300 mm處重新補(bǔ)打一根同規(guī)格錨桿。網(wǎng)片為網(wǎng)格50 mm×50 mm的10#鐵絲編織，規(guī)格5.4 m×1.2 m，每隔100 m施工一排塑料網(wǎng)，隔斷前后金屬連接，施工塑料網(wǎng)時(shí)，排距變更為800 mm。

錨索形式和規(guī)格：SKP22-1/1860-6300鋼絞線，直徑22 mm，長(zhǎng)度6300 mm。沿巷道軸線布置，每排4根，距兩幫各700 mm，間距1200 mm。排距1000 mm。端 部 預(yù) 應(yīng) 力 錨 固。采 用1 支MSCKb2335 和2 支MSZ2360樹(shù)脂錨固劑錨固。鉆頭直徑30 mm），錨固長(zhǎng)度為1970 mm。用300 mm×300 mm×14 mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具。錨索預(yù)緊時(shí)張拉力達(dá)到300 kN。

②兩幫支護(hù)

采用BHRB500材質(zhì)強(qiáng)力錨桿，規(guī)格為Φ22 mm×2400 mm。錨桿排距1000 mm，每幫每排4根錨桿，錨桿間距900 mm，距頂、底分別為300 mm、400 mm，垂直巷幫打設(shè)。樹(shù)脂加長(zhǎng)的錨固方式，采用兩支樹(shù)脂錨固劑，一支規(guī)格為MSCKb2335，另一支規(guī)格為MSZ2360。鉆頭直徑30 mm，錨固長(zhǎng)度為1208 mm。

采用W鋼護(hù)板護(hù)表，規(guī)格為W235，300 mm×460 mm×6 mm。用150 mm×150 mm×10 mm的高強(qiáng)度拱形托板。錨桿預(yù)緊扭矩為400 N·m≤設(shè)計(jì)扭矩≤550 N·m，若錨桿扭矩小于400 N·m，重新預(yù)緊至設(shè)計(jì)扭矩；若錨桿扭矩大于550 N·m時(shí)，在距原錨桿300 mm處重新補(bǔ)打一根同規(guī)格錨桿。采用金屬網(wǎng)護(hù)表，網(wǎng)片為網(wǎng)格50 N·m×50 N·m的10#鐵絲編織，規(guī)格3.3 m×1.2 m，每隔100 m施工一排塑料網(wǎng)，隔斷前后金屬連接，施工塑料網(wǎng)時(shí)，排距變更為800 mm。

錨索形式和規(guī)格：SKP22-1/1860-4300，直徑22 mm，長(zhǎng)度4300 mm。沿巷道幫部打設(shè)錨索，錨索間距1200 mm，距頂500 mm，距底500 mm。排距1000 mm。采用一支MSCKb2335和兩支MSZ2360樹(shù)脂藥卷錨固。鉆頭直徑30 mm，錨固長(zhǎng)度1970 mm。采用300 mm×300 mm×14 mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板。錨索預(yù)緊時(shí)張拉應(yīng)力達(dá)到200 kN。

圖2 3203運(yùn)輸順槽斷面布置

2 3203運(yùn)輸順槽掘進(jìn)施工

3203運(yùn)輸順槽采用EBJ-120TP型綜掘機(jī)截割并自行裝煤（矸）的施工方法。

（1）掘進(jìn)作業(yè)

3203運(yùn)輸順槽采用綜合機(jī)械化全斷面一次掘進(jìn)工藝［4］，在掘進(jìn)過(guò)程中采用掘支單行、一次成巷的作業(yè)方式。每次掘進(jìn)破煤（巖）的深度為1 m。對(duì)已完成掘進(jìn)部分采用永久樹(shù)脂錨固錨桿錨索支護(hù)，空頂距的范圍為0.4～1.4 m。在掘進(jìn)作業(yè)面，選擇型號(hào)為JZB-600的激光指向儀來(lái)進(jìn)行中線控制。

（2）生產(chǎn)工藝流程

3203運(yùn)輸順槽在掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，其主要生產(chǎn)工藝流程包括掘進(jìn)隊(duì)交接班后，瓦檢員進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測(cè)，隨后安全員進(jìn)行安全作業(yè)檢查。在此之后，掘進(jìn)隊(duì)進(jìn)行掘進(jìn)破煤（巖）作業(yè)并同步將掘進(jìn)出來(lái)的煤（巖）運(yùn)送出去，然后進(jìn)行去除危巖影響作業(yè)，支護(hù)人員進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)作業(yè)，并將浮煤（巖）清理掉，最后由技術(shù)人員按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

（3）檢修工藝流程

在掘進(jìn)作業(yè)完成時(shí)，由檢修班進(jìn)行檢修作業(yè)，檢修隊(duì)負(fù)責(zé)檢修掘進(jìn)機(jī)身各部件，同時(shí)檢修刮板輸送機(jī)和帶式輸送機(jī)的完整性，將掘進(jìn)作業(yè)所需的材料放置后，掘進(jìn)隊(duì)開(kāi)始正常掘進(jìn)作業(yè)。

（4）掘進(jìn)機(jī)截割工藝

3203運(yùn)輸順槽掘進(jìn)機(jī)采用橫軸式連續(xù)擺動(dòng)截割。在截割作業(yè)時(shí)，從順槽頂部一側(cè)開(kāi)始進(jìn)刀，進(jìn)刀的深度平均為700 mm，然后在順槽內(nèi)沿水平方向進(jìn)行截割作業(yè)，其周圍留設(shè)均厚350 mm的煤層，按照作業(yè)圖紙所示進(jìn)行截割直至形成巷道邊界，在完成一個(gè)循環(huán)作業(yè)后，對(duì)邊界進(jìn)行精修以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，最終形成順槽。

圖3 3312運(yùn)輸順槽正規(guī)循環(huán)作業(yè)(綜掘雙排/綜掘單排)

3 結(jié)語(yǔ)

3203運(yùn)輸順槽在掘進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)采取科學(xué)的礦壓監(jiān)測(cè)和巷道支護(hù)手段，以及合理的施工管理措施，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化全斷面一次掘進(jìn)作業(yè)，掘進(jìn)的巷道斷面齊整，底板平整，達(dá)到了設(shè)計(jì)施工要求，成功地破解了“三軟”掘進(jìn)難題，創(chuàng)造了安全效益，節(jié)約了企業(yè)的生產(chǎn)成本，為類似礦井的“三軟”回采巷道掘進(jìn)提供了參考。