大斷面全巖巷道快速掘進(jìn)及錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)實(shí)踐

劉文璽

（汾西礦業(yè)集團(tuán)曙光煤礦，山西 孝義 032300）

國(guó)內(nèi)井工煤礦大多面臨大斷面全巖巷道的掘進(jìn)及支護(hù)問(wèn)題，其掘進(jìn)難點(diǎn)主要有兩方面，一是如何提高掘進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)；二是如何對(duì)大斷面巷道實(shí)施有效支護(hù)，提高圍巖穩(wěn)定性[1-3]。山西焦煤汾西礦業(yè)曙光煤礦東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)為典型的大斷面全巖巷道，掘進(jìn)斷面達(dá)到47.38 m2，。本文針對(duì)曙光煤礦東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)的掘進(jìn)及支護(hù)工作展開(kāi)研究，對(duì)巷道快速掘進(jìn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，并制定切實(shí)有效的綜合支護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)巷道的快速掘進(jìn)及圍巖穩(wěn)定，保障安全生產(chǎn)。

1 工程概況

工程地點(diǎn)為曙光煤礦東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)。東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)設(shè)計(jì)總長(zhǎng)為86 m（平距），從東二采區(qū)一號(hào)軌皮聯(lián)巷開(kāi)口施工，開(kāi)口后先施工上倉(cāng)大斷面，沿0°水平布置在2 號(hào)煤層，之后沿-5°進(jìn)入3 號(hào)煤層后沿3 號(hào)煤層掘進(jìn)。東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)形狀為直墻半圓拱形，具體參數(shù)見(jiàn)表1。東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)施工工藝采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)，使用EBZ-260 型掘進(jìn)機(jī)、SGB-620/40T 刮板輸送機(jī)、DSP-1063/1000 型帶式輸送機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)、出煤工作；使用MQT-130/3.2 錨桿鉆機(jī)及YT-28 氣腿式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)和ZQS-50/1.8S 氣動(dòng)手持式鉆機(jī)進(jìn)行支護(hù)，使用PS5I 轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機(jī)噴漿。

表1 東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)規(guī)格參數(shù)

2 全巖巷道快速掘進(jìn)工藝

上倉(cāng)大斷面采用正臺(tái)階工作面施工法，分兩層施工，先將上分層全部施工完，然后再后退綜掘機(jī)施工下分層。上分層高度為4.12 m，施工上分層時(shí)采用兩側(cè)導(dǎo)硐施工法，兩側(cè)分別為5 m、4.24 m，頂部按照巷道輪廓圖施工成半圓拱形；下分層高度為2 m，后退綜掘機(jī)后將幫部鏟底施工完成。煤（矸）采用EBZ-260 型掘進(jìn)機(jī)裝煤（矸）經(jīng)掘進(jìn)機(jī)自帶刮板輸送機(jī)，配合帶式輸送機(jī)的方式進(jìn)行運(yùn)煤（矸）。

東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)帶式輸送機(jī)布置在巷道前進(jìn)方向的右側(cè)，左側(cè)鋪設(shè)軌道。帶式輸送機(jī)中心線與軌道中心線位于巷道中心線兩側(cè)，距離分別為：皮中距巷中 850 mm，軌道中距巷中800 mm。軌道側(cè)兼做人行道。開(kāi)口前，按照給定中腰線施工。因采用東二采區(qū)皮帶上倉(cāng)變配電硐室內(nèi)的EBZ-260掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工，故需將掘進(jìn)機(jī)從東二采區(qū)皮帶上倉(cāng)變配電硐室貫通口移至東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)開(kāi)口段，需做如下工作：（1）拆除東二采區(qū)皮帶上倉(cāng)變配電硐室內(nèi)的一部SGB-620/40T 刮板輸送機(jī)，并整齊碼放，共計(jì)50 m；（2）將綜掘機(jī)由東二采區(qū)皮帶上倉(cāng)變配電硐室移至東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)開(kāi)口處，并調(diào)頭，共計(jì)50 m。

3 巷道錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方案設(shè)計(jì)

臨時(shí)支護(hù)采用在靠近工作面的兩排頂錨桿外露螺紋上安裝吊環(huán)穿前探梁作為臨時(shí)支護(hù)。東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)永久支護(hù)采用“錨、網(wǎng)、索、噴”聯(lián)合支護(hù)方案[4-7]。

3.1 聯(lián)合支護(hù)方案設(shè)計(jì)

錨桿的排距900 mm，錨索的排距900 mm。第一排采用12 根錨桿配合11 根錨索進(jìn)行支護(hù)，巷中打設(shè)1 根錨索，兩邊依次為錨桿、錨索間隔打設(shè)，錨桿和錨桿的間距為1600 mm，錨索和錨索的間距為1600 mm，錨桿和錨索的間距為800 mm。第二排采用14 根錨桿配合9 根錨索進(jìn)行支護(hù)，將第一排最下方的錨索換為錨桿即可。兩排依次循環(huán)。所有支護(hù)均垂直巷道輪廓線，幫部錨索及底幫錨桿如因施工困難無(wú)法垂直巷道輪廓線打設(shè)時(shí)，可以傾斜打設(shè)，但與巷幫夾角不得小于75°。噴漿厚度為100 mm，混凝土標(biāo)號(hào)為C20。支護(hù)方案示意圖如圖1。

圖1 巷道錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方案設(shè)計(jì)示意圖（mm）

3.2 支護(hù)材料及規(guī)格

頂、幫錨桿均使用Φ22-M24-2400 的高強(qiáng)度左旋無(wú)縱筋螺紋鋼（鋼號(hào)為500#，桿尾螺紋規(guī)格為M24），每根錨桿配套300 mm×300 mm×14 mm 的拱型高強(qiáng)度蝶形托盤配調(diào)心球墊及減摩墊片一個(gè)，以及兩卷樹(shù)脂錨固劑（從上至下依次為MSK2355、MSZ2355）。 錨索采用SKP21.8-1×19/6500 的1×19 股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線及配套高強(qiáng)度鎖具，每根錨索配套使用300 mm×300 mm×14 mm 的拱型高強(qiáng)度蝶形托盤配調(diào)心球墊一個(gè)，以及三卷樹(shù)脂錨固劑（從上至下依次為MSK2355、MSK2355、MSZ2355）。鋼筋網(wǎng)為2000 mm×1000 mm，網(wǎng)格大小為100 mm×100 mm，采用規(guī)格為Φ6 mm 的鋼筋加工而成，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接長(zhǎng)度為100 mm，每個(gè)網(wǎng)格聯(lián)一道聯(lián)網(wǎng)絲，三花型布置。

3.3 施工要求

錨桿必須用風(fēng)炮或力矩扳手?jǐn)Q緊，緊固力符合要求，頂、幫錨桿緊固力不小于300 N·m，錨固力不小于190 kN，對(duì)打設(shè)不合格的錨桿，在原眼位300 mm 處重新補(bǔ)打；錨索預(yù)緊力不小于300 kN，錨固力不小于513 kN。巷道最下部支護(hù)距底板不得超過(guò)400 mm，否則必須重新鋪網(wǎng)、補(bǔ)打錨桿?？紤]綜掘機(jī)機(jī)身及橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的長(zhǎng)度，以及輔助運(yùn)輸?shù)鹊挠绊?，?guī)定巷道初噴滯后工作面不得大于50 m，復(fù)噴滯后工作面不大于300 m。如遇地質(zhì)變化或頂板破碎時(shí)，噴漿必須緊跟工作面。噴漿要求表面平整密實(shí)，墻基、鋼筋網(wǎng)無(wú)裸露，在1 m 范圍內(nèi)凸凹不大于50 mm。為確保砼強(qiáng)度，要定時(shí)對(duì)噴層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3 d，每天至少噴水一次。

4 結(jié)語(yǔ)

東二采區(qū)皮帶巷上倉(cāng)在掘進(jìn)期間積極優(yōu)化掘進(jìn)工藝，強(qiáng)化管理，快速完成了巷道的掘進(jìn)工作，保障了礦井的采掘銜接工作。在巷道采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)后，實(shí)施巷道圍巖變形觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果表明：巷道掘進(jìn)后圍巖變形量有一個(gè)快速積累期，歷時(shí)約40 d，40 d 后巷道圍巖變形進(jìn)入穩(wěn)定期，此后圍巖變形基本穩(wěn)定。在整個(gè)圍巖觀測(cè)期內(nèi)，測(cè)得頂板離層值最大44 mm，頂?shù)装遄畲笠平?45 mm，兩幫最大移近量178 mm，巷道圍巖變形得到有效控制。同時(shí)，巷道使用期間頂板支護(hù)可靠有效，未發(fā)生巷道失穩(wěn)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了巷道快速掘進(jìn)及有效支護(hù)的目的，安全生產(chǎn)得到保障，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。