1303 綜采面開切眼大斷面一次成巷施工實(shí)踐與探索

任培暉 王 雁 孟令聲

（山東能源集團(tuán)魯西礦業(yè)公司李樓煤礦，山東 菏澤 274715）

李樓煤礦以科技促安全發(fā)展。優(yōu)化采掘工藝，推動(dòng)煤炭生產(chǎn)向“三減三提”轉(zhuǎn)變，為安全生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。隨著回采工作面推進(jìn)速度的加快，礦井采掘接續(xù)緊張的情況在各礦時(shí)有發(fā)生。從煤炭開采的視角來看，如何加快工作面切眼大斷面一次成巷快速掘進(jìn)技術(shù)成為其中的施工關(guān)鍵。

1 概述

1303 工作面位于礦井一采區(qū)南翼，北部為一采區(qū)膠帶下山、一采區(qū)回風(fēng)下山、一采區(qū)軌道下山，西部距1301 工作面采空區(qū)230 m，南至一采區(qū)邊界，東部為1303 工作面排水硐室。在該工作面切眼施工中成功完成了綜掘機(jī)擴(kuò)刷切眼大斷面（寬度7.0 m）。

1303 工作面切眼設(shè)計(jì)長度為243.67 m（中-中），巷道施工坡度為4°～16°，煤層厚度6.70～7.31 m，平均煤厚為7.03 m，煤層埋深在1035～933 m 之間。巷道施工層位為沿3 煤底板施工。

2 二次施工設(shè)計(jì)及支護(hù)參數(shù)

2.1 巷道一次施工巷道斷面及支護(hù)參數(shù)

1303 切眼首先施工斷面采用B×H=5000 mm×4300 mm 的直墻三心拱斷面（ 矢高700 mm），支護(hù)形式為錨網(wǎng)噴、錨梁、錨索支護(hù)。支護(hù)參數(shù)為：頂板采用錨索、加強(qiáng)型W 鋼帶進(jìn)行支護(hù)，鋼帶垂直施工方向布置，鋼帶及錨索均采用兩種規(guī)格進(jìn)行支護(hù)，兩根規(guī)格鋼帶間隔800 mm 布置一條。

頂板采用SKP22-1/1860L7300 mm 錨索配L4300 mm 加強(qiáng)型W 鋼帶進(jìn)行支護(hù)，錨索間排距1300 mm×1600 mm；SKP22-1/1860L5300mm 錨索配L5000 mm 加強(qiáng)型W 鋼帶進(jìn)行支護(hù)，錨索間排距850 mm×1600 mm。

巷道幫部采用錨桿配W 鋼帶、錨索配W 鋼帶進(jìn)行支護(hù)，W 鋼帶垂直巷道底板布置。

靠采煤面幫部施打Ф22 mm×2500 mm 螺紋鋼左旋高強(qiáng)錨桿，錨桿間排距650 mm×1000 mm（順巷），對側(cè)擴(kuò)刷幫用3 支錨桿支護(hù)（排距1000 mm，間距：腮部至煤1 底板范圍均分）?？坎擅好鎺筒坎捎?.8 m 長木板梁支護(hù)，木板梁間距1 m，與左旋高強(qiáng)錨桿支護(hù)錯(cuò)開3 m 同時(shí)施工。護(hù)幫梁上端距腮部0.3 m，施打兩支Ф22 mm×2500 mm 螺紋鋼左旋高強(qiáng)錨桿固定，固定點(diǎn)位置分別位于護(hù)幫梁兩端頭向里400 mm 處。近面幫掛Ф5.8 mm 菱形編織網(wǎng)，網(wǎng)規(guī)格為2600 mm×1800 mm，其他部位掛設(shè)Ф6 mm 鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格2400 mm×1200 mm，網(wǎng)格為100 mm×100 mm。網(wǎng)片采用壓茬搭接，搭接長度100 mm，每間隔300 mm 用雙股12#鐵絲綁扎牢固。噴漿、混凝土噴射砼強(qiáng)度等級C20，頂板噴漿厚度80 mm，兩幫噴體厚度為100 mm。噴漿分兩次進(jìn)行，初噴時(shí)，以覆蓋掛設(shè)的金屬網(wǎng)為準(zhǔn)，初噴厚度為50 mm，復(fù)噴達(dá)到設(shè)計(jì)厚度100 mm。所掘巷道圍巖穩(wěn)定，初噴可滯后迎頭10 m 進(jìn)行噴漿封閉；所掘巷道礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象明顯時(shí)，初噴緊跟迎頭，復(fù)噴距迎頭不超過60 m。迎頭當(dāng)班所掘巷道必須當(dāng)班初噴好，否則下一班必須先噴漿后掘進(jìn)。初噴時(shí)，回彈料不回收。錨梁間距1300 mm，錨梁采用三組Φ22 mm×2500 mm 螺紋鋼左旋高強(qiáng)錨桿錨固。復(fù)噴后頂板施打SKP22-1/1860L5300 mm 錨索加強(qiáng)支護(hù)，靠近采空區(qū)幫部向外500 mm 按照與水平60°夾角向前幫頂板方向施工一支，再向外每隔1500 mm 間距垂直輪廓線施打，共4 支錨索。

2.2 巷道擴(kuò)刷斷面

巷道擴(kuò)刷時(shí)，采用擴(kuò)刷上行右?guī)偷姆绞竭M(jìn)行施工，得到尺寸為B×H ＝7000 mm×4350 mm 的直墻弧頂斷面。支護(hù)形式為錨網(wǎng)噴、錨梁、錨索支護(hù)。

擴(kuò)切眼施工期間，巷道右?guī)透叨?.7 m，頂板與左幫采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，巷道頂板螺紋鋼左旋高強(qiáng)錨桿間排距同上，幫部為900 mm×1000 mm。

3 施工方法

3.1 切眼下四岔口施工

切眼下四岔口施工期間，首次采用了以切眼作為主巷、運(yùn)輸巷作為輔巷的施工方法進(jìn)行施工。運(yùn)輸巷施工至距離切眼設(shè)計(jì)位置西幫時(shí)，按照切眼斷面弧形頂?shù)某叽鐚⑾锏理敯逄羝?，施工時(shí)先使用綜掘機(jī)對弧形頂尺寸進(jìn)行切割，局部綜掘機(jī)切割不到位的地方，使用風(fēng)鎬配合手鎬進(jìn)行擴(kuò)刷。

弧形頂施工至切眼東幫位置后，停止迎頭掘進(jìn)，對四岔口對應(yīng)位置施打左旋高強(qiáng)錨桿完畢后，在每個(gè)錨梁空內(nèi)補(bǔ)打4 根錨索進(jìn)行加固。

3.2 切眼大斷面一次性施工及切眼正常斷面施工方法

下端頭四岔口施工完畢后，如圖1 所示，綜掘機(jī)拐彎開至1303 切眼開口位置，將運(yùn)輸巷機(jī)尾縮至1303 切眼開口位置以外10～12 m，綜掘機(jī)利用最大拐彎半徑和切割半徑切割掘進(jìn)。1303 切眼施工6 m 后，將綜掘機(jī)整體開至1303 切眼內(nèi)，在切眼中間位置安設(shè)一部40T 溜子（溜子安設(shè)在綜掘機(jī)兩條履帶中間位置），溜尾安設(shè)在緊靠迎頭位置，并將溜尾使用底錨固定，利用自制的溜煤槽將切割出的矸石裝卸到40T 溜子上。1303 切眼施工27 m 后，將溜子移出綜掘機(jī)兩條履帶中間位置，鋪設(shè)在綜掘機(jī)側(cè)面，撤除自制溜煤槽，恢復(fù)橋式裝載機(jī)，使橋式轉(zhuǎn)載機(jī)可以沿40T 溜子溜槽前后移動(dòng)，直至1303切眼施工60 m 后，安裝正規(guī)皮帶，恢復(fù)正常掘進(jìn)至貫通。

3.3 1303 切眼擴(kuò)刷施工方法

1303 切眼施工到位后，綜掘機(jī)整體后退至切眼向上60 m 處，綜掘機(jī)配皮帶自下而上進(jìn)行切眼大斷面二次擴(kuò)刷巷道右?guī)?，直至材料巷貫通位置。再將綜掘機(jī)在材料巷內(nèi)調(diào)頭，撤除皮帶輸送機(jī)，在靠近切眼上行左幫處安裝刮板輸送機(jī)，利用綜掘機(jī)配刮板輸送機(jī)自上而下對切眼剩余的60 m 巷道進(jìn)行二次擴(kuò)刷。擴(kuò)刷至切眼下端頭后，綜掘機(jī)后退至切眼向上60 m 處，將刮板輸送機(jī)調(diào)至切眼上行右?guī)停瑢α镒拥老路降捻肥M(jìn)行切割。

綜掘機(jī)切割方式為自下而上、由中間向兩邊采用瘦斷面切割。切割腮幫時(shí)，切割輪廓線與巷道輪廓線相距200 mm 左右，然后用手鎬將預(yù)留煤巖刷除。如果圍巖破碎、節(jié)理發(fā)育、易于片落時(shí)，切割輪廓線與巷道輪廓線相距200～600 mm，便于控制巷道成型。切割時(shí)每刀切割深度為0.5 m。

錨梁支護(hù)段巷道錨梁在初噴后施打。首先搭設(shè)施工平臺，確認(rèn)無安全隱患后，開始施打錨梁。施打錨梁時(shí)，先施打中間一組固定左旋高強(qiáng)錨桿，然后上梁。

3.4 掘進(jìn)施工順序

綜掘機(jī)切割循環(huán)作業(yè)順序：測定巷道尺寸→畫切割輪廓弧線→切割→敲幫問頂→掛設(shè)前探梁（在前探梁上預(yù)托網(wǎng)）→施工頂腮錨網(wǎng)孔→安裝頂腮（頂板以下2.5 m 范圍）錨桿索、掛網(wǎng)→安裝上部鋼帶→撤除前探梁→依此類推切割不超過四次→清底出矸→機(jī)組后退→施工兩幫下部錨桿索、掛網(wǎng)→安裝下部鋼帶。

4 支護(hù)參數(shù)調(diào)整

1303 切眼施工完畢后，考慮到當(dāng)時(shí)幫部條件較好，且切眼服務(wù)時(shí)間較短，本著既滿足巷道支護(hù)又能節(jié)約材料的原則，將1303 切眼擴(kuò)刷幫的支護(hù)左旋高強(qiáng)錨桿間排距優(yōu)化為900 mm×1000 mm（順向1000 mm）。

1303 切眼二次擴(kuò)刷期間，將擴(kuò)刷側(cè)的錨索間距由1.5 m 調(diào)整為1.2 m。

5 勞動(dòng)組織

切眼大斷面施工及二次擴(kuò)刷均采用“三掘三噴”的方式進(jìn)行組織施工。切眼開口期間采用綜掘機(jī)配人工出矸施工，每班施工進(jìn)尺1 m；切眼開口施工6 m 后，采用綜掘機(jī)配溜子進(jìn)行施工，每班施工進(jìn)尺2 m；切眼開口施工60 m 后，采用綜掘機(jī)配皮帶施工，每班施工進(jìn)尺3 m；二次擴(kuò)刷施工期間，每班擴(kuò)刷進(jìn)尺為6～7 m。

每班在冊職工18 人，按照85%出勤計(jì)算，每班出勤15 人。門子口數(shù)車工1 人，沿線提升運(yùn)輸2人，噴漿3 人，皮帶司機(jī)2 人，迎頭施工人員7 人。

6 安全事項(xiàng)

（1）長錨梁（旋長4 m）和錨索（長度5 m）的配合使用對頂板的加固效果極為明顯。

（2）擴(kuò)刷期間，綜掘機(jī)進(jìn)刀的方式很關(guān)鍵。切割時(shí)，應(yīng)將綜掘機(jī)切割頭探過擴(kuò)刷斷面的迎臉，然后自左向右、自上而下緩慢擺動(dòng)綜掘機(jī)切割臂進(jìn)行切割。雖然切割速度較慢，但不容易產(chǎn)生大塊矸石。決不能使用切割頭頂住擴(kuò)刷迎臉自下而上進(jìn)行切割，雖然這種方式切割速度較快，但極易產(chǎn)生大塊矸石，影響安全。

（3）巷道擴(kuò)刷一幫的左旋高強(qiáng)錨桿不宜過長，如左旋高強(qiáng)錨桿長度過長，一是投入的材料成本較高，二是一定程度上影響施工進(jìn)度。最重要的是，如左旋高強(qiáng)錨桿長度較長，將與左旋高強(qiáng)錨桿自身長度的巖層錨固在一起，綜掘機(jī)進(jìn)行二次擴(kuò)刷時(shí)特別容易產(chǎn)生大塊矸石。

（4）巷道非擴(kuò)刷一幫支護(hù)強(qiáng)度要適當(dāng)加強(qiáng)。受切眼斷面的尺寸限制，切眼斷面直墻段較高（高度為3.65 m），二次擴(kuò)刷后巷道壓力重新分布。頂板采用錨梁、錨索聯(lián)合支護(hù)，可以保證其強(qiáng)度，擴(kuò)刷側(cè)的幫部也進(jìn)行二次擴(kuò)刷和錨網(wǎng)噴支護(hù)，只有非擴(kuò)刷的幫部還是原來的支護(hù)，這勢必會(huì)增大非擴(kuò)刷幫部的承壓力度，再加上非擴(kuò)刷幫的直墻高度較高，承力效果較差，勢必會(huì)導(dǎo)致非擴(kuò)刷幫的幫部破壞?，F(xiàn)場的觀測數(shù)據(jù)也充分顯示了非擴(kuò)刷幫的內(nèi)擠量要明顯大于頂板和擴(kuò)刷幫的內(nèi)擠量。

（5）巷道施工切眼正常斷面期間，巷道高度不宜過高，尤其是自下順向上順施工期間，巷道高度不宜超過3.8 m，避免迎臉片落傷人。另一方面，巷道開挖后頂板和兩幫都進(jìn)行了錨網(wǎng)噴支護(hù)，只有底板沒有支護(hù)，巷道壓力勢必以底鼓的方式顯現(xiàn)，如一次施工斷面較高，巷道底鼓后勢必會(huì)帶來額外的工作量。建議一次施工巷道高度控制在3.8 m 左右，二次擴(kuò)刷時(shí)一并對巷道底板進(jìn)行切割、支護(hù)。

（6）切眼二次擴(kuò)刷臨近大小斷面交接處時(shí)，大小斷面交接處成為應(yīng)力集中點(diǎn)，必須要重點(diǎn)加強(qiáng)頂板的支護(hù)。在1303 切眼擴(kuò)刷剩余10 m 時(shí)，將全斷面左旋高強(qiáng)錨桿優(yōu)化為Ф18 mm L2250 螺紋鋼左旋高強(qiáng)錨桿，并在大小斷面交接處施打兩個(gè)木垛進(jìn)行加固。

7 礦壓觀測

1303 綜采面切眼大斷面擴(kuò)刷施工期間，累計(jì)設(shè)點(diǎn)9 個(gè)，平均20 m 一個(gè)。巷道變形觀測結(jié)果見表1。

表1 1303 綜采面開切眼巷道變形觀測表

8 結(jié)語

1303 綜采面開切眼施工方法比傳統(tǒng)方法縮短了工期8 d，緩解了礦井接續(xù)，節(jié)約了大量支護(hù)材料，減少了用工，也能保證施工質(zhì)量和安全系數(shù)。