馬道頭煤業(yè)特大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)

丁 勇

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司安全監(jiān)管五人小組，山西 大同 037000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤炭開采理論與技術(shù)裝備也得到了快速的更新?lián)Q代。 根據(jù)國家能源政策和部署，煤礦生產(chǎn)逐漸向集約化、大型化發(fā)展，采煤工藝由原來以炮采為主的采煤工藝轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃C采、綜放為主的機(jī)械化、自動化、智能化采煤工藝，由此導(dǎo)致的是采掘裝備尺寸的不斷增大。相關(guān)資料顯示，我國現(xiàn)有采煤機(jī)滾筒直徑最大的已超過3 m，液壓支架的長度最長的更是在8 m以上，為滿足綜采大裝備安裝需求，需要設(shè)計(jì)和施工尺寸更大的切眼巷道。 綜采工作面特大斷面切眼逐漸成為常態(tài)化，導(dǎo)致切眼巷道的圍巖穩(wěn)定控制也愈加困難[1-3]。為此，國內(nèi)外專家學(xué)者研究并提出了錨索網(wǎng)架、三高錨梁網(wǎng)索、復(fù)合錨索架等大斷面切眼支護(hù)技術(shù)[4-5]，推進(jìn)大斷面巷道支護(hù)理論和技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。

馬道頭煤業(yè)8212 工作面采用綜放開采工藝，切眼設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度9.25 m，掘進(jìn)高度3.75 m。 本文以馬道頭煤業(yè)8212 工作面為工程背景，采用一次成巷、二次擴(kuò)巷的成巷技術(shù)，開發(fā)以“錨網(wǎng)+ 組合錨索+ 鋼帶+JW 鋼帶+ 單體支柱+π 型梁+ 噴漿”為核心的馬道頭煤業(yè)8212 工作面特大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。

1 工程概況

馬道頭煤業(yè)8212 工作面開采5#煤層，位于+1 135 水平北二盤區(qū)，工作面標(biāo)高+1 095～+1 115 m。工作面位于盤區(qū)大巷南翼，西側(cè)為回采結(jié)束的8211 工作面，煤柱5 m，東側(cè)為實(shí)煤區(qū)，南側(cè)為掛里窯村莊保護(hù)煤柱。 工作面開采區(qū)域煤層賦存較穩(wěn)定，總厚度為8.16～12.41 m，平均煤厚10.16 m，傾角2°～4°。 煤層直接頂為泥巖，厚度1.41～10.59 m，灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，裂隙不發(fā)育；老頂為中粗砂巖、 含礫粗砂巖，厚度11.9～18.64 m，灰白色，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，裂隙不發(fā)育；直接底為泥巖，厚度4.11～4.51 m，黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造裂隙較發(fā)育；老底中粗砂巖，厚度5.83～8.31 m，灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，裂隙不發(fā)育。 馬道頭煤業(yè)8212 工作面走向可采長度600 m，傾斜長度258 m，采用綜放開采工藝，采煤機(jī)選用EickhoffSL500 型，液壓支架選用ZFl5 000/27.5/42 型，刮板輸送機(jī)選用PF6/1142 型前部運(yùn)輸機(jī)及PF6/1342 型后部運(yùn)輸機(jī)。 工作面機(jī)采高度3.9 m，放頂高度6.26 m，采放比為1:1.6，采煤截深、放煤步距、循環(huán)進(jìn)度均為800 mm。 為滿足采面裝備安裝需求，8212 工作面切眼設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度9.25 m，掘進(jìn)高度3.75 m，如圖1 所示。

圖1 8212 工作面采掘平面

2 特大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

依據(jù)馬道頭煤業(yè)8212 工作面生產(chǎn)地質(zhì)條件、采掘裝備安裝以及設(shè)計(jì)，8212 工作面切眼掘進(jìn)寬度9.25 m，掘進(jìn)高度3.75 m。 由于8212 工作面切眼斷面尺寸較大，采用一次成巷、二次擴(kuò)巷的成巷技術(shù)，掘、擴(kuò)斷面如圖2 所示；基于此提出了以“錨網(wǎng)+組合錨索+ 鋼帶+JW 鋼帶+ 單體支柱+π型梁+ 噴漿”為主的馬道頭煤業(yè)8212 工作面特大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，具體支護(hù)技術(shù)參數(shù)下：

1）頂板錨桿：均采用φ22 mm×2 400 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，間排距為800 mm×900 mm，錨固長度1 500 mm，扭矩均不低于330 N·m，錨桿施工角度如圖2、圖3 所示。

2）幫部錨桿：采空區(qū)側(cè)采用φ20 mm×2 400 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨固長度1 500 mm，采空區(qū)側(cè)幫部錨桿間排距均為1 200 mm×900 mm，錨固長度1 500 mm，扭矩均不低于250 N·m，錨固力均不小于125 kN，錨桿屈服強(qiáng)度為400 MPa；采煤幫及擴(kuò)刷幫采用φ27 mm×2 400 mm 玻璃鋼錨桿，間排距1 200 mm×900 mm（采煤幫）、1 200 mm×900 mm（擴(kuò)刷幫），錨桿施工角度如圖2、圖3 所示。

圖2 切眼支護(hù)斷面

圖3 切眼支護(hù)頂板平面

3）鋼帶：規(guī)格為5 200 mm×250 mm×3 mm（采空區(qū)側(cè)掘進(jìn)使用）、3 600 mm×250 mm×3 mm（采煤側(cè)擴(kuò)刷使用），鋼帶排距為900 mm。

4）頂板金屬網(wǎng)：采用6#金屬網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格為3 400 mm×1 100 mm（采空區(qū)側(cè)掘進(jìn)）、4 400 mm×1 100 mm（采煤側(cè)擴(kuò)刷），網(wǎng)格100 mm×100 mm，網(wǎng)片搭接長度不小于200 mm，并采用16#雙股鐵絲孔孔相連旋轉(zhuǎn)三圈綁扎牢固。

5）幫部金屬網(wǎng)：采空區(qū)側(cè)采用6 mm 鋼筋網(wǎng)，規(guī)格為3 400 mm×1 100 mm，網(wǎng)格100 mm×100 mm，網(wǎng)片搭接長度為200 mm，并采用16#雙股鐵絲孔孔相連旋轉(zhuǎn)三圈綁扎牢固，采煤側(cè)及擴(kuò)刷幫網(wǎng)采用塑料網(wǎng)：規(guī)格為3 500 mm×1 200 mm。

6）頂板錨索：采用φ17.8 mm×8 300 mm 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，間排距為1 800 mm×2 700 mm；組合錨索采用三孔錨索組，二二布置，錨索采用φ17.8 mm×8 300 mm 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨索組間排距為3 200 mm×2 700 mm，錨索組托盤為：600 mm×600 mm×16 mm；每根錨索均采用1 卷MSK2360 和2 卷MSZ2360 樹脂錨固劑，錨固長度2 100 mm，錨固力不低于225 kN，預(yù)緊力不低于180 kN；錨索托盤采用220 mm×200 mm×12 mm異形托盤。

7）單體支柱選用DW45-250/110X 型支柱，配套使用1.0 m π 型頂梁，排距1.2 m。

8）噴漿厚度為120 mm（采空區(qū)幫及頂板），強(qiáng)度為C25；鋪底厚度為150 mm，強(qiáng)度為C30。

3 控制效果分析

特大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在馬道頭煤業(yè)8212 工作面切眼進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，技術(shù)應(yīng)用后，進(jìn)行了圍巖位移移近監(jiān)測和現(xiàn)場考察，得到了切眼圍巖移近量曲線如圖4 所示。 由圖4 可知，8212 工作面切眼變形大概持續(xù)了4 個多月，頂?shù)装遄畲笠平考s198 mm，兩幫最大移近量約144 mm，其中回采幫變形量約98 mm。 現(xiàn)場考察未發(fā)現(xiàn)馬道頭煤業(yè)8212 工作面切眼有大的變形，表明8212工作面切眼變形可控，控制效果良好。

圖4 切眼圍巖移近量曲線

4 結(jié)語

馬道頭煤業(yè)8212 工作面切眼掘進(jìn)寬度9.25 m，掘進(jìn)高度3.75 m，屬于特大斷面巷道。為解決切眼圍巖控制技術(shù)難題，采用一次成巷、二次擴(kuò)巷的成巷技術(shù)，開發(fā)以“錨網(wǎng)+ 組合錨索+ 鋼帶+JW 鋼帶+ 單體支柱+π 型梁+ 噴漿” 為核心的馬道頭煤業(yè)8212 工作面特大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。8212 工作面切眼掘進(jìn)后，圍巖變形大概持續(xù)了4 個多月，其中，頂?shù)装遄畲笠平考s198 mm，兩幫最大移近量約144 mm，8212 工作面切眼變形可控，表明了聯(lián)合支護(hù)技術(shù)與參數(shù)的合理性。