大斷面全巖巷道快速掘進及錨網噴聯合支護實踐

劉文璽

（汾西礦業集團曙光煤礦，山西 孝義 032300）

國內井工煤礦大多面臨大斷面全巖巷道的掘進及支護問題，其掘進難點主要有兩方面，一是如何提高掘進速度，實現巷道快速掘進；二是如何對大斷面巷道實施有效支護，提高圍巖穩定性[1-3]。山西焦煤汾西礦業曙光煤礦東二采區皮帶巷上倉為典型的大斷面全巖巷道，掘進斷面達到47.38 m2，。本文針對曙光煤礦東二采區皮帶巷上倉的掘進及支護工作展開研究，對巷道快速掘進工藝進行優化，并制定切實有效的綜合支護方案，實現巷道的快速掘進及圍巖穩定，保障安全生產。

1 工程概況

工程地點為曙光煤礦東二采區皮帶巷上倉。東二采區皮帶巷上倉設計總長為86 m（平距），從東二采區一號軌皮聯巷開口施工，開口后先施工上倉大斷面，沿0°水平布置在2 號煤層，之后沿-5°進入3 號煤層后沿3 號煤層掘進。東二采區皮帶巷上倉形狀為直墻半圓拱形，具體參數見表1。東二采區皮帶巷上倉施工工藝采用綜合機械化掘進，使用EBZ-260 型掘進機、SGB-620/40T 刮板輸送機、DSP-1063/1000 型帶式輸送機進行掘進、出煤工作；使用MQT-130/3.2 錨桿鉆機及YT-28 氣腿式風動鑿巖機和ZQS-50/1.8S 氣動手持式鉆機進行支護，使用PS5I 轉子式混凝土噴射機噴漿。

表1 東二采區皮帶巷上倉規格參數

2 全巖巷道快速掘進工藝

上倉大斷面采用正臺階工作面施工法，分兩層施工，先將上分層全部施工完，然后再后退綜掘機施工下分層。上分層高度為4.12 m，施工上分層時采用兩側導硐施工法，兩側分別為5 m、4.24 m，頂部按照巷道輪廓圖施工成半圓拱形；下分層高度為2 m，后退綜掘機后將幫部鏟底施工完成。煤（矸）采用EBZ-260 型掘進機裝煤（矸）經掘進機自帶刮板輸送機，配合帶式輸送機的方式進行運煤（矸）。

東二采區皮帶巷上倉帶式輸送機布置在巷道前進方向的右側，左側鋪設軌道。帶式輸送機中心線與軌道中心線位于巷道中心線兩側，距離分別為：皮中距巷中 850 mm，軌道中距巷中800 mm。軌道側兼做人行道。開口前，按照給定中腰線施工。因采用東二采區皮帶上倉變配電硐室內的EBZ-260掘進機進行施工，故需將掘進機從東二采區皮帶上倉變配電硐室貫通口移至東二采區皮帶巷上倉開口段，需做如下工作：（1）拆除東二采區皮帶上倉變配電硐室內的一部SGB-620/40T 刮板輸送機，并整齊碼放，共計50 m；（2）將綜掘機由東二采區皮帶上倉變配電硐室移至東二采區皮帶巷上倉開口處，并調頭，共計50 m。

3 巷道錨網噴聯合支護方案設計

臨時支護采用在靠近工作面的兩排頂錨桿外露螺紋上安裝吊環穿前探梁作為臨時支護。東二采區皮帶巷上倉永久支護采用“錨、網、索、噴”聯合支護方案[4-7]。

3.1 聯合支護方案設計

錨桿的排距900 mm，錨索的排距900 mm。第一排采用12 根錨桿配合11 根錨索進行支護，巷中打設1 根錨索，兩邊依次為錨桿、錨索間隔打設，錨桿和錨桿的間距為1600 mm，錨索和錨索的間距為1600 mm，錨桿和錨索的間距為800 mm。第二排采用14 根錨桿配合9 根錨索進行支護，將第一排最下方的錨索換為錨桿即可。兩排依次循環。所有支護均垂直巷道輪廓線，幫部錨索及底幫錨桿如因施工困難無法垂直巷道輪廓線打設時，可以傾斜打設，但與巷幫夾角不得小于75°。噴漿厚度為100 mm，混凝土標號為C20。支護方案示意圖如圖1。

圖1 巷道錨網噴聯合支護方案設計示意圖（mm）

3.2 支護材料及規格

頂、幫錨桿均使用Φ22-M24-2400 的高強度左旋無縱筋螺紋鋼（鋼號為500#，桿尾螺紋規格為M24），每根錨桿配套300 mm×300 mm×14 mm 的拱型高強度蝶形托盤配調心球墊及減摩墊片一個，以及兩卷樹脂錨固劑（從上至下依次為MSK2355、MSZ2355）。 錨索采用SKP21.8-1×19/6500 的1×19 股高強度低松弛預應力鋼絞線及配套高強度鎖具，每根錨索配套使用300 mm×300 mm×14 mm 的拱型高強度蝶形托盤配調心球墊一個，以及三卷樹脂錨固劑（從上至下依次為MSK2355、MSK2355、MSZ2355）。鋼筋網為2000 mm×1000 mm，網格大小為100 mm×100 mm，采用規格為Φ6 mm 的鋼筋加工而成，網與網之間搭接長度為100 mm，每個網格聯一道聯網絲，三花型布置。

3.3 施工要求

錨桿必須用風炮或力矩扳手擰緊，緊固力符合要求，頂、幫錨桿緊固力不小于300 N·m，錨固力不小于190 kN，對打設不合格的錨桿，在原眼位300 mm 處重新補打；錨索預緊力不小于300 kN，錨固力不小于513 kN。巷道最下部支護距底板不得超過400 mm，否則必須重新鋪網、補打錨桿?？紤]綜掘機機身及橋式轉載機的長度，以及輔助運輸等的影響，規定巷道初噴滯后工作面不得大于50 m，復噴滯后工作面不大于300 m。如遇地質變化或頂板破碎時，噴漿必須緊跟工作面。噴漿要求表面平整密實，墻基、鋼筋網無裸露，在1 m 范圍內凸凹不大于50 mm。為確保砼強度，要定時對噴層進行養護，養護時間為3 d，每天至少噴水一次。

4 結語

東二采區皮帶巷上倉在掘進期間積極優化掘進工藝，強化管理，快速完成了巷道的掘進工作，保障了礦井的采掘銜接工作。在巷道采用錨網噴聯合支護后，實施巷道圍巖變形觀測，觀測結果表明：巷道掘進后圍巖變形量有一個快速積累期，歷時約40 d，40 d 后巷道圍巖變形進入穩定期，此后圍巖變形基本穩定。在整個圍巖觀測期內，測得頂板離層值最大44 mm，頂底板最大移近量145 mm，兩幫最大移近量178 mm，巷道圍巖變形得到有效控制。同時，巷道使用期間頂板支護可靠有效，未發生巷道失穩現象，實現了巷道快速掘進及有效支護的目的，安全生產得到保障，技術經濟效益顯著。