正臺階施工法在王莊煤礦大冒落區的應用

宋作文，王紅亮，任耀飛，宋立凱

（1.山西潞安礦業集團王莊煤礦，山西 長治046031；2.潞安礦業集團新疆公司山鑫煤礦，新疆 伊犁 835300）

山西潞安集團王莊煤礦作為后羿射日神話傳說的發祥地與奠定潞安發展基礎的元勛礦，位于上黨盆地郊區，是有著45年開采歷史的老礦井。主采煤層為二疊紀山西組中下部3#煤層，由于受小煤礦的蠶蝕以及壓煤村莊等原因，礦井的原煤生產銜接不能按計劃實施，煤炭儲量逐年減少。現為了減少煤炭資源的損失，緩解采掘接續緊張的局面，對孤島煤柱邊角殘煤進行回采。在43M5 運巷掘進通過4316 外切眼空巷大冒落區時，對兩幫冒落矸石采用正臺階的施工方法，取得了良好效果。

1 43M5 運巷概述

43M5 運巷屬43 采區，東面是43B1 已采工作面，南面是4316 已采工作面，西面接6111 已采工作面，北面是43M6 未采工作面。

該工作面屬沁水煤田3#煤，賦存于二疊系山西組地層中下部，為陸相湖泊型沉積；煤層總厚度6.7 m，煤層上部有一層0.16 m的夾矸，下部有兩層夾矸，為0.18 m 和0.12 m。從整體上看，該工作面是一個向西南傾斜的單斜構造，煤層傾角4°，走向長度812 m，傾斜長度192 m。

43M5 運巷斷面為4 500 mm×3 200 mm，掘進過程中需穿過43 下山探巷、4316 外風巷、4316 外切眼這3 條空巷，其中距離43M5 運巷開口21 m 處與43 下山探巷貫通；距離開口52.7 m 處與4316 外風巷貫通，距開口412 m 處與4316 外切眼貫通，貫通位置關系均為半立交，切眼巷道斷面為7 800 mm×3 000 mm 矩形鐵柱大板（以回）支護，形成地壓現象，外切眼冒頂并冒至老頂巖層中（中砂巖），頂板已形成自然平衡拱趨于穩定。

2 43M5 運巷與4316 外切眼施工方法

43M5 運巷在掘進距空巷2 m 時，要緩慢掘進，嚴禁大斷面貫通，出現煤墻松軟，必須停止掘進，采用130 型鉆機、B19 六棱鋼鉆桿及Φ 30 mm 鉆頭，向上打一個45°角探眼，用ZMS30 手持式氣動煤幫錨桿鉆機，2 500 mm 麻花鉆桿，在巷道中間距底板1 500 mm，向前打探眼（打眼時必須按要求進行濕式打眼），探透后，由瓦檢員檢測探眼處的瓦斯濃度，當瓦斯濃度在1%以下后，采用風鎬掘進的方法，擴大貫通孔，確定無水且無瓦斯后，方可與空巷貫通。

貫通后，首先對冒落區外的支護進行加固，打設兩排，每排三根Φ 17.8 mm× 8 300 mm 錨索，間距1 500 mm，排距1 600 mm。每根錨索采用1 支（CK+Z）2360 和2 支Z2360 樹脂錨固劑進行錨固，用Φ 14 mm 圓鋼焊制的3 200 mm 長雙筋雙梁鋼筋梯子梁連鎖，錨索托盤采用300 mm×300 mm×16 mm高強度可調心托盤及配套鎖具，托盤拱高不低于60 mm。錨索預漲力達200 kN。

（1）臨時支護，鋪頂網。在4316 外切眼貫通的正巷冒落區內，采用打設2 根點柱的方法進行臨時支護，點柱為直徑不小于150 mm、長度不小于2.5 m的優質圓木（或道木），鞋采用長×寬×厚=200 mm×200 mm×50 mm的鞋板，帽采用1.5 m 長的剎桿，打設點柱前，作業人員站在已冒落的煤（矸）堆上的安全支護下，確保退路暢通，使用專用找頂棍由外向里進行敲幫問頂；然后將網片鋪好，打設點柱。上Φ 14mm 圓鋼焊制的5 000 mm 長的雙筋雙梁鋼筋梯子梁，吊掛在金屬網靠點柱200 mm的地方，依次向前支護，金屬網兩片網搭接，搭接長度100 mm，網與網之間雙絲雙扣、孔孔相連、扭結不少于3 圈。

（2）打頂錨桿（錨索）。人員站在已冒落的煤（矸）堆上，在點柱的臨時支護下，打設頂錨桿支護巷道頂板，采用130 型鉆機、B19 六棱鋼鉆桿及Φ 30 mm 鉆頭，打設Φ 22 mm×2 400 mm 左旋無縱筋螺紋鋼，鋼號為MSG500，桿尾螺紋為M24，采用高強托盤調心球墊、尼龍墊圈和150 mm×150 mm的拱型高強度托盤，拱高不低于36 mm、厚度不低于10 mm的托盤。每排為6 根，間排距為900 mm×800 mm，用一支（CK+Z）2360 和一支Z2360 樹脂錨固劑對錨桿進行錨固，預緊力達350 N·m，錨固力大于100 kN。同時沿巷道頂板以間距2 000 mm、排距1 600 mm 打設Φ 17.8 mm×5 300 mm 長的錨索加強支護（錨索打設要求同上），直至將冒落區正巷頂維護完。

（3）迎頭兩幫支護。人工用洋鎬、風鎬等工具至上而下刷幫，刷到實巖體，刷平整。煤層上部巖石層，采用氣腿式鑿巖機YT—23 型（原7655 型），中空8鉻（ZK8Cr）B22 釬桿及Φ 30 mm 球齒釬頭；煤層采用ZMS30 手持式氣動煤幫錨桿鉆機，2 500 mm 麻花鉆桿及Φ 28 mm 鉆頭。打設Φ 22 mm×2 000 mm 左旋無縱筋螺紋鋼，鋼號為MSG500，桿尾螺紋為M24，采用高強托盤調心球墊、尼龍墊圈和150 mm×150 mm的拱型高強度托盤，拱高不低于36 mm、厚度不低于10 mm的托盤。每排為6 根，間排距為900 mm×800 mm，用一支Z2335 和一支Z2360 樹脂錨固劑對錨桿進行錨固，鋪設金屬網與頂網聯好，上下兩片網搭接，搭接長度100 mm，網與網之間雙絲雙扣、孔孔相連、扭結不少于3 圈。上Φ14 mm 圓鋼焊制的5 000 mm 長雙筋雙梁鋼筋梯子梁，錨桿預緊力達350 N·m，錨固力大于80 kN，打設到冒落的矸石處。對于貫通口，要全部維護。

（4）對冒落區頂幫兩邊各再延伸10 000 mm，對頂采用前探梁臨時支護，前竄前探梁到空頂區，鋪好金屬網、上好雙筋梯子梁，用護頂架板、剎桿、木茬等配合絞實頂板，進行臨時支護。打設錨桿、錨索，幫至頂角維護至冒落的矸石處，施工要求同上述（2）、（3）。

3 正臺階施工方法

臺階施工法是將巷道沿其高度分成數個分層，采用自上向下或自下向上的順序，進行分層施工，形成臺階狀，這樣有利于正常的施工操作。上分層超前的，稱正臺階工作面；下分層超前的，稱倒臺階工作面。在實際工作中，按照巷道的高度，將整個斷面分成2個以上分層，每個分層的高度以1.8～2.5 m為宜，最大不超過3 m；要合理確定上下分層的錯距，便于鉆眼、運輸煤（矸）減輕工人的勞動強度，上下臺階工序配合要求嚴格。

（1）以維護的頂幫為準外退2 000 mm，先在兩幫由頂向下300 mm 各打1 根Φ 22 mm×2 400 mm左旋無縱筋螺紋鋼，鋼號為MSG500，桿尾螺紋為M24（錨固要求同幫要求相同），由此向下每400 mm錨固一根錨桿，然后在頂與矸石之間，掛上金屬網同頂網和幫網聯好。采用自制的拉環，使用拱型高強度托盤，拱高不低于36 mm、厚度不低于10 mm的托盤，在拱內焊一個M24 螺帽，拱朝外在托盤上焊不低于100 mm的弧形高強鋼筋（Φ 20 mm），將拉環 安裝在錨固的錨桿上，錨桿外露不少于50 mm。

（2）安裝好拉環后，采用5 分鋼絲繩配繩卡。把鋼絲繩穿在拉環內兩幫來回穿成“Z”形，穿過后，先把上邊的一頭用繩卡固定，不少于3 道卡，由上向下將鋼絲繩掙緊，在最下邊的拉環處余留1 000 mm 將鋼絲繩截斷用繩卡固定；把金屬網同鋼絲繩連接，防止矸石滾落。外退1 000 mm（可根據冒落的巖石大小來確定），在兩幫打錨桿為第一個臺階打好基礎。

（3）出渣。采用風鎬、大錘等工具，將大塊巖石處理成小塊，經掘進機的裝載機構運到運輸皮帶上。矸石每下700 mm 緊跟打設一排錨桿。打夠兩排錨桿后，在打好基礎的地方向下每距離400 mm，各錨固一根錨桿用來安裝拉環穿鋼絲繩（同2 相同）。在鋼絲繩里邊每300 mm 豎一根1 500 mm 大板，要高出上邊鋼絲繩100 mm，大板里邊充填矸石，使鋼絲繩與大板成一整體。外退1 000 mm（根據冒落的巖石大小來確定），在兩幫打錨桿為下一個臺階打好基礎。直至到底板，但要保證下邊巷道寬度達5 500 mm，

（4）出完渣后，由底板向上3 500 mm 處，用錨桿、拉環、鋼絲繩和金屬網做一個假頂，防止矸石墜落。

4 結束語

采用正臺階施工法與傳統的撞楔法、木垛法相比，減輕了工人的勞動強度，保證了施工中的安全系數。在回采時，提高了回采效率，為相鄰小煤柱工作面創造了有利條件。

[1]呂建青.井巷工程(M).徐州：中國礦業大學出版社，2007，182-183.

[2]王志清，苗田等.大斷面綜放工作面開切眼錨桿支護技術(J).煤，2011，10：39-40.