開拓巷道快速穿越煤層支護技術研究與應用

張建康

(西山煤電(集團)有限責任公司東曲礦，山西 古交 030200)

提高復雜條件下開拓巷道的掘進速度，對于保證礦井正常的采掘銜接有著十分重要意義，特別是開拓巷道上、下山如何快速穿越煤層，提高掘進速度，保證施工安全就顯得尤為重要。西山煤電(集團)公司東曲礦開拓一隊在一采區9#煤回風巷穿越煤層時，克服地質構造條件復雜，巖石松軟破碎、巷道壓力大等困難，用“錨網噴”施工方法，僅用10天，就順利穿越8#煤層厚約2．8 m，巷道長度40余m。通過實踐，分析總結出了一套采用錨網噴支護的快速穿越煤層巷道施工方法，具體介紹如下：

1 工程概況

一采區9#煤1#回風聯絡巷屬東曲礦開延重點工程，要求在較短的時間內完工，工期要求緊，回風聯絡巷設計為直墻半圓拱形巷道，巷道凈寬4．5 m，凈高2．8 m。支護形式為錨噴支護和架棚支護，坡度為20°上山，巷道傾斜布置由下往上一次穿越過8#煤，8#煤層為該礦主要可采煤層之一，如果采用錨網噴支護，煤層巷道前后5．0m，提前采用錨網噴支護，穿層巷道總長度為40．0 m;采用錨棚聯合支護施工方法，需U形金屬拱形棚子80架，投入的金屬棚子、錨桿等占用大量的資金，造成開拓成本增加。如果采用錨網噴聯合支護技術，合理的組織施工，就能提高生產效率，減少勞動強度，從而降低開拓材料成本。

2 施工工藝

1)支護材料。錨網噴支護：用d6 mm鋼筋網，網孔為100 mm×100 mm，網片搭接長度為200 mm，采用14#鉛絲雙股綁牢。錨桿采用d18 mm×1 800 mm左旋螺紋鋼錨桿，托板為10 mm厚鋼板壓制成100 mm×100 mm的“凸”型托板;錨索采用d17．8mm×4 500 mm鋼絞索制成，托板采用厚18 mm，長寬為250 mm×250 mm鋼板制作;藥卷為 msck2360型、msk2380型兩種。

采用P042．5R普通硅酸鹽水泥，粒徑小于5 mm的粗砂，5～10 mm碎石，陽泉爭時牌速凝劑，摻量為水泥重量的3% ～4%，山西新型混凝土材料廠生產的XPM添加劑，摻量為水泥重量的5%，可達到速凝、止水及減少回彈量的目的。砼重量配合比為(水泥∶XPM)∶砂子∶石子 =(1∶5%)∶2．65∶2．05，水灰比0．4 ～0．5，砼標號為 c20。

錨棚支護：U型金屬棚為12#槽鋼加工制作，分為1/4拱2個，棚腿2根;水泥背板規格為50×150×500;其它支護材料與錨網噴支護材料相同。

2)臨時支護。錨網噴支護：放炮后若頂板完整，即采用錨桿+網片進行臨時支護，要堅持敲幫問頂制度，找掉活石浮矸，支護順序為先頂后幫。放炮后若頂板破碎，掛網打錨桿困難時，可采用先初噴30～50 mm厚的封閉漿，然后再掛網打錨桿，錨桿間排距800 mm×800 mm，呈“三花”型布置，錨桿每圈平均為12．5根。

錨棚支護：采用初噴30～50 mm厚的封閉漿作為臨時支護。

3)永久支護。錨網噴支護：循環進尺為2 m，在掛網打錨桿的基礎上，先初噴30～50 mm，再復噴至100 mm成巷。

錨棚支護：循環進尺為1 m，放炮后若頂板完整，即開始架棚、打錨桿、鋪設水泥背板，充填不燃支護層，先初噴，再復噴成巷;頂板破碎時，在初噴的基礎上進行架棚、鋪設水泥背板，充填不燃支護層，先初噴，再復噴成巷。

4)臨時支護、永久支護與工作面之間的關系。錨網噴支護、錨噴網支護、復噴砼最大距離拱部不超過4 m，墻部不超過25 m;錨桿支護放炮前距工作面不超過700 mm，放炮后距工作面不超過2 700 mm。

錨棚支護：初噴砼緊跟至工作面迎頭。金屬棚至工作面最大距離放炮前不超過0．4 m，放炮后不超過1．4 m。

3 支護成本與效益對比

1)支護成本明細表見表1，表2。

表1 錨網噴支護成本明細表

2)經濟效益與社會效益。

a)經濟效益(不含人工費)。錨網噴支護延米比架棚支護節約成本2 440元。b)社會效益。斷面收縮率低，較好地保持了巷道的穩定;改善了圍巖的物理力學性能，將松散的圍巖結合成整體，從而形成可靠有效的結合拱結構，提高了支護的承載能力和穩定性，降低了底鼓應力的集中度，有效地控制了巷道的變形量。c)在施工同類型巷道中具有較高的推廣應用價值。

4 施工要求

1)施工時為安全起見，可先掘出上半部，采用淺眼放小炮施工，大循環進度不超過2 m，周邊眼采用密集布置，隔眼裝藥的爆破法，以保證巷道成型。

2)放炮后，風鎬或手鎬刷拱幫部，要及時打錨桿掛網護頂，并進行噴漿成巷施工。工作面耙碴完畢后，兩幫及時打錨桿及掛網。充分利用錨桿主動性支護巖層的原理，使巷道圍巖趨于穩定狀態，掘進時要一掘一錨一初噴進行正規循環作業。

表2 “U”型棚支護成本明細表

3)錨桿使用力矩搬手進行緊固，使錨桿托板與巖石緊貼，錨桿預緊力扭矩≥191 N·m，錨固力不小于105 kN;錨索使用錨索張拉機進行張緊，預緊力≥100 kN，錨固力≥200 kN。

5 結論

錨網噴快速穿煤層是一種掘進速度快、安全上有保證，施工工藝簡單，支護成本低的施工工藝。具有掘進斷面有效利用率高、掘進工程量小、成本低的優點，改變了傳統掘進工程量大，勞動強度大等缺點，是一種快速、穩定的施工方法。在同類型巷道施工中具有較高的推廣應用價值。