松軟厚煤層復合支護沿底快速掘進應用研究

韓 巍

（國投新集能源股份有限公司 新集二礦，安徽 鳳臺232101）

0 前言

松軟厚煤層考慮放頂煤需要， 在掘進過程中采用沿底架棚施工。巷道在掘進過程中存在頂煤管理、破煤層底板、架棚勞動強度大等困難，現場的安全管理及單進水平的提高受到很大程度的影響。 綜合考慮各項影響因素，積極研究對策，尋求快速掘進的綜合技術，是提高巷道單進的重要途徑，有必要進行研究和推廣。

1 概況

新集二礦13-1 煤為主要可采煤層之一，-550m 標高以上煤層傾角10°～30°，煤層厚度較穩定，煤厚4.5-11.0m，適合采用炮采懸移支架放頂煤回采。 111300 風巷設計長度1166m，位于新集二礦1113 采區，工作面標高-326.9m～-375.9m，煤層傾角10°～25°，平均煤層傾角15°，煤層厚度1.9～15.3m，平均厚度7.4m，煤層松散易漏冒。 工作面直接頂為薄層煤與泥巖、砂質泥巖呈互層狀組合而成，層理發育，巖層松軟，穩定性差，易冒落；直接底為砂質泥巖，單向抗壓強度30.7～46.8 MPa，平均約39.8 MPa。 巷道采用架U 型棚噴、注漿復合支護，巷道規格為凈寬×凈高=3.8m×3.18m。

2 復合支護

2.1 頂煤控制

2.1.1 超前錨桿支護

111300 風巷采用架29U 型棚支護，針對13-1 煤復合型煤巖互層頂板難管理等特點，掘進過程中在迎頭棚梁上方以仰角大于巷道坡度10°～15°施工超前錨桿控制頂煤，超前錨桿規格為Φ20×2500mm，間距300mm（可根據頂煤松軟片漏情況適當調整），控制下一循環施工區段頂煤，有效的控制了頂、幫煤層片漏。

2.1.2 煤層低壓慢速注水

每小班在巷道頂板向下0.5m、距中線1m 施工兩個超前煤層注水鉆孔，鉆孔深度6m，分別位于中線兩側，與巷道中線夾角15°，仰角比巷道坡度大15°～20°， 注水鉆孔保持1m 的超前距， 注水壓力控制在0.2Mpa 左右，并保證足夠的注水時間。 通過煤層低壓慢速注水，慢慢浸潤透煤體，一方面增加煤層的粘結度，有利于頂煤管理，另一方面因注水增加煤體透氣性，煤層瓦斯得到提前釋放，為掘進期間減少安全威脅，再者因水濕潤煤體，降低了工作面的煤（巖）塵濃度，優化了工作環境。另經過以上措施的實施，巷道掘進過程中高冒點個數顯著減少。

2.2 巷道支護優化設計

傳統的松軟厚煤層沿底施工回采巷道采用礦用12# 工字鋼架梯形棚支護，巷道規格一般為∶凈寬×凈高=3.6m×2.8m。因13-1 煤為厚煤層開采，且煤層松軟易片等特點，巷道支護后礦壓顯現明顯，出現棚梁彎曲下沉、棚腿變形嚴重等現象，造成后期工作面回采時巷道安全空間不足、超前支護工作量大。 經過優化對比，根據煤層自身特性，選取29U 型鋼棚支護，斜腿拱形斷面，斷面規格∶凈寬×凈高=3.8m×3.18m。通過提升支護材料的抗壓強度，改變巷道斷面形狀，擴大巷道斷面尺寸，巷道支護強度得以提高，支護效果改變明顯，同時保證了巷道在使用期內的足夠安全空間。

2.3 噴注漿加強支護

13-1 煤為厚煤層，煤層瓦斯含量大，隨著巷道的掘進，瓦斯涌出量不斷增加，為加強現場一通三防管理，對巷道全斷面煤體噴漿封閉。另外由于111300 工作面煤層傾角最大達25°，風巷在掘進過程中上幫煤層易片漏，增加瓦斯管理難度，針對這一現象，風巷在掘進過程中對巷道頂部及兩肩窩處進行注漿加固，填實U 型棚與煤體之間的空隙，并將煤體與巷道材料聯接為一個整體，從而以復合型支護達到提高巷道整體支護效果的目的。

3 沿底快速掘進技術

3.1 優化系統

巷道施工過程中，對通風、運輸、出貨等系統不斷優化。 大功率先進設備的投入，減輕職工的勞動強度，提高勞動效率，更重要的是規避了安全隱患點，提高巷道掘進的安全系數。

初期風巷出貨系統為111300 風巷刮板機經1113 采區出煤上山刮板機（兩部）至溜煤眼，后經出貨系統改造，將刮板機全部換成皮帶機，出貨量得以增加，出貨系統穩定性得以提升，并且每班節省1 名運輸機司機。

由于風巷設計長度為1166m，施工進度加快的同時打運支護材料的工作量也隨之增加， 因而在風巷安裝一部JWB-55BJ 型無級繩絞車，直接將材料打運至距迎頭50m 處，減少打運環節，同時也避免調度絞車打運材料帶來的人員浪費問題，以更多的人員保證迎頭正常施工。

1113 采區出煤上山上段長度300m，巷道坡度15°，安裝一部行人助力裝置，減輕職工的體力消耗。

3.2 采用綜掘機破矸

為控制好巷道層位，巷道下幫跟煤層底板掘進，施工過程中上幫破底高度達1.9m，人工掘進勞動強度大，未上綜掘機之前，每小班只能組織一個循環，日進尺約3～4m，月度進尺約110m，進度緩慢。 炮掘受施工工序影響，打眼、裝藥、放炮時間長，且放炮震動，易造成頂、幫煤層片漏加劇，造成更大的施工安全威脅。 為了提高單進水平，采用EBZ-160H 型綜掘機施工，EBZ-160H 型綜掘機最大切割斷面約24.1m2，最大切割高度4.8m，切割寬度5.12m，可經濟截割煤巖單向抗壓強度f≤80～100MPa，順利的解決巷道上幫破底難問題。

3.3 優化勞動組織

采用綜掘機掘進期間，班前會由隊長或技術員根據工作面具體地質情況，合理分析綜掘機落煤時的相關要求，從而制定最佳截割路線。充分發揮超前錨桿及煤層注水控制頂煤的優越性，以防止頂、幫煤層片漏為原則，盡量減少落煤時間。根據每小班工人的綜合素質，合理安排各項工作，具體分為迎頭支護組、備料組。所有支護材料距迎頭不超過50m，在綜掘機落煤期間，由備料組成員將下一循環所需支護材料運送至綜掘機后方5m 處，落煤結束后，協助支護組成員將U 型棚等支護材料運至迎頭并協助支護，從而保證施工工序的緊湊銜接

4 取得的效果

111300 風巷掘進過程中，采取以上得力措施后，通過合理調整勞動組織，每小班能夠完成4-5 個正規循環，日進尺保持在10m 以上，最高日進尺達15m，最高月度進尺達380m，且工程質量標準化全部達優良以上等級。 創造了13-1 煤托頂煤架U 型棚噴漿支護巷道最高單進水平。

5 結束語

松軟煤層沿底掘進巷道施工時采取架U 型支護、超前錨桿及煤層低壓慢速注水管理頂煤、噴注漿加固復合支護方式，有效的控制頂煤片冒。同時配合綜掘機掘進，輔助大功率運輸設備等相關保障措施，保證了現場的安全管理，減輕了職工的勞動強度。通過工序的合理組織，工效大大提高，巷道掘進單進水平大幅提升，實現了快速掘進，在礦井施工同類型巷道時，具有很大的借鑒意義，值得推廣和應用。