新窯煤礦4503開切眼左右邁步式一次成巷技術的應用

李嬌龍,李 穩,張江全

(華亭煤業集團新窯煤礦， 甘肅 平涼市 744201)

新窯煤礦4503開切眼左右邁步式一次成巷技術的應用

李嬌龍,李 穩,張江全

(華亭煤業集團新窯煤礦， 甘肅 平涼市 744201)

介紹了采用左右邁步式一次成巷施工方法施工切眼，其中合理的斷面參數、超前步距及支護方式是實現安全、高效的前提條件，為同類地質條件下施工切眼巷道提供參考價值。

切眼；左右邁步式；一次成巷

1 工程概況

新窯煤礦4503開切眼布置在900～930.8 m水平，位于四采區煤5層內，開口設計方位164°27′19″，巷道坡度16°54′，上部為4502工作面采空區，下部未受采動影響，西接新柏煤礦井田邊界保護煤柱，設計工程量120 m。

該巷其頂板主要為泥巖，厚度約3.36 m；底板主要為泥巖、炭質泥巖、砂巖，平均厚度3.95 m，遇水易膨脹，該區域內煤質松軟，礦壓約顯現明顯，夾矸處煤層易離層。

2 斷面參數

礦井原下開切眼巷道斷面為矩形，矩形斷面巷道雖空間利用率高，但巷道頂板受力不均容易下沉，巷角容易出現應力集中現象，且考慮到巷道頂板會有一定下沉，所以巷道斷面采用微弧直墻拱斷面形狀(見圖1)，巷掘寬6.6 m(凈寬6.48 m)，掘高3.26 m(凈高3.2 m)，墻高2.7 m，拱高0.56 m,掘斷面積20.23 m2(凈斷面積19.58 m2)，使巷道頂板受力更均勻，巷角采用圓弧連接消除應力集中現象。

圖1 巷道斷面(單位：mm)

3 掘進方式

4503開切眼采用S100A煤巷掘進機掘進及破煤、裝載。采用全斷面分左右邁步式一次成巷掘進法從切眼下口向上掘進(見圖2),先掘進全斷面的左半部分(掘寬3.6 m)，后掘進全斷面的右半部分(掘寬3.0 m)。左半部分和右半部分每次掘進0.8 m，每兩個單班為一個循環，每個單班掘進2.4 m。

4 合理步距確定

左右分半施工時，左半部分超前右半部分步距是否合理，直接影響著巷道頂板下沉量的多少，頂板支護是否能及時有效，能不能最大限度超前釋放巷道施工過程中的圍巖壓力。實踐表明：左半部分掘進超前右半部分10排(8 m)，將巷道掘進施工中大部分壓力超前釋放，巷道掘進茬面壓力顯現較小，但是因左右分半施工，巷道圍巖壓力存在二次分布情況，頂板下沉量大。左半部分掘進超右半部分4排(3.2 m)時，巷道頂板下沉量小，容易控制，但巷道掘進施工中大部分壓力不能很好超前釋放，巷道掘進茬面壓力顯現較大，煤炮平繁。當左半施工超前右半部分6～8排(4.8～6.4 m)時，正好能將巷道掘進中大部分超前壓力釋放，并且巷道頂板下沉量較小，最終決定左半部分超前右半部分8排。

5 支護方式

5.1 臨時支護

4503開切眼掘進左半部分右幫、茬面采用Φ20 mm×1500 mm鋼錨桿臨時支護，錨桿數量和角度根據實際施工和煤層變化情況而定，具體以能保證安全和控制巷道成形為原則。

5.2 永久支護

(1) 左半部分頂板支護。左半部分頂板每排布置5根Φ20 mm×2400 mm錨桿，間排距均為800 mm,并配套型號3600 mm×100 mm×10 mmT形鋼帶及150 mm×150 mm高強度蝶形托板，鋪掛50 mm×50 mm菱形金屬網，錨索布置在兩排錨桿之間，采用Φ21.8 mm×8300 mm及Φ17.8 mm×4500 mm兩種呈插花形布置，每排布置3根，間距1000 mm,排距800 mm,即第一排布置Φ21.8 mm×8300 mm錨索，第二排布置Φ17.8 mm×4500 mm錨索。

(2) 右半部分頂板支護。右半部分頂板每排布置4根Φ20 mm×2400 mm錨桿，間排距均為800 mm,并配套型號3000 mm×100 mm×10 mmT形鋼帶及150 mm×150 mm高強度蝶形托板，鋪掛50 mm×50 mm菱形金屬網，錨索布置在兩排錨桿之間，采用Φ21.8 mm×8300 mm及Φ17.8 mm×4500 mm兩種呈插花形布置，每排布置4根，間距1000 mm,排距800 mm,即第一排布置Φ21.8 mm×8300 mm錨索，第二排布置Φ17.8 mm×4500 mm錨索。

(3) 巷幫支護。切眼左右巷幫每排均布置4根Φ20 mm×2400 mm錨桿，排距均為800 mm，其中靠頂板、底板側錨桿與巷幫呈15°夾角配套型號2700 mm×100 mm×10 mm T形鋼帶，鋪掛50 mm×50 mm菱形金屬網支護。

5.3 后巷加固

開切眼后巷采用單體柱、鉸接頂梁、木垛聯合加固，單體柱雙排布置配合1.0 m鉸接頂梁沿開切眼傾向加固支護，排距2.4 m，距離巷幫2.1 m，柱距0.8 m，滯后刷大部分8 m打設。木垛布置在單體柱與巷幫間，每隔5 m在巷道兩側交替架設一組木垛，木垛架設不得滯后刷大部分15 m。

6 結 論

(1) 巷道斷面選用拱形頂板、直墻的形狀，不僅施工快捷簡便，還能夠將頂板壓力有效分解，改善巷道圍巖的受力狀態，提高巷道圍巖的承載能力，同時也給出了頂板變形空間。

(2) 采用不同長度錨索及錨桿可以從不同層位上控制頂板，既起到懸吊作用，又形成組合拱作用，組合拱可以承擔冒落巖層以及軟弱巖層的重量，還可以增加巖體的硬度，防止巷道圍巖的松動變形，充分利用圍巖自身承載能力，加固拱的作用。

圖2 全斷面左右邁步式一次成巷左超右步距及頂板支護

(3) 左半部分施工超前右半部分4.8～6.4 m最為適宜，既能有效釋放超前壓力，又能及時有效進行頂板支護，減小壓力二次重新分布造成頂板下沉(經過計算分析，掘進茬面超前2.4 m范圍，后巷距茬面8 m范圍內頂板壓力大)，且后巷液壓單體柱距掘進茬面距離不得大于8 m時，能有效控制頂板下沉量。

[1]楊雙索.回采巷道圍巖控制理論及錨固結構支護原理[M].北京：煤炭工業出版社，2004.

[2]劉文崗,牛鐵奇.高強組合錨桿錨索補強支護技術在綜放工作面切眼支護控制中的應用[J].中國礦業,2005(08).

[3]張 巖,位長河,楊廣利.錨桿錨索加鋼帶聯合支護在綜放面快速安裝及回撤中的應用[J].煤礦開采,2008(02).

[4]石凡生.錨網、錨索支護技術在大斷面切眼的應用[J].煤礦支護，2002(01).

[5]孫 義.錨索吊鋼梁聯合支護在綜放切眼頂板支護中的應用[J].煤炭技術，2006(04).

2013-11-21)

李嬌龍(1986-)男，陜西寶雞市人，本科，助理工程師，從事煤礦井下巷道掘進技術管理工作,Email:bodolw@126.com。