工作面松軟破碎煤體大斷面切眼施工技術

楊勝學

【摘 要】為提高大斷面切眼掘進速度和支護穩定性，避免二次擴掘對切眼圍巖造成多次擾動，保證工程及施工安全，通過優化支護設計和施工工藝，采用切眼異形斷面錨網索一次掘支成巷技術，減少了施工工序，提高了掘進速度，降低了支護材料消耗，改善了巷道圍巖受力狀態，提高了巷道支護穩定性。

【Abstract】In order to improve the large section cut excavation speed and support stability， avoid the multiple disturbances caused by the secondary expansion on the cut rock， ensure the safety of engineering and construction， the support design and construction technology is optimized， the cross-section anchor cable once driving roadwaytechnique is used， which reduced the construction process and improved the driving speed， reduced support material consumption， improved the surrounding rock stress state， improved the stability of roadway.

【關鍵詞】大斷面切眼；異形斷面；一次掘巷

【Keywords】large section cutting hole； special-shaped section； once driving roadway

【中圖分類號】TD82-9 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0166-02

1 引言

大斷面切眼支護參數和施工工藝一直是煤礦開采的重要技術，選擇的支護方式、支護參數及施工工藝不一樣，將在很大程度上決定著圍巖的擾動程度、支護質量、開掘后的圍巖穩定性及施工速度[1]。科學的支護設計和掘進方法是實現煤礦大斷面切眼快速、安全、優質施工的保證。

2 工作面工程概況

5521—21工作面為急傾斜特厚煤層水平分段綜采放頂煤開采工作面，工作面位于1390水平，距地表垂高538m，走向818m，切眼寬80m；工作面開采高度14.5m，其中機采高度2.8m，放頂煤高度11.7m，采放比1：4.2。該工作面上部為5521—20工作面采空區，進、回風分別沿煤層頂、底板設計，煤層賦存特征及水平分段開采布置關系見圖1。

工作面切眼外側處于F15正斷層、F604和F605逆斷層交匯處，斷層落差30～260m。受斷層影響，切眼區域煤體揉皺嚴重，滑面發育，尤其是工作面切眼靠近回風巷側的煤層結構復雜，含夾石2～4層，厚度0.2～1m之間，區域煤體裂隙發育，松軟破碎。

3 巷道斷面設計

綜采工作面切眼主要是為初期安裝綜采液壓支架、采煤、運煤等設備而開掘的，在滿足設備安裝前提下，其巷道斷面規格、形狀應盡量有利于巷道的支護和穩定。依據支撐掩護式液壓支架的外形特點和設備安裝要求，將切眼形狀由以往矩形圓角巷道變更為外幫大圓弧，內幫小圓角的連接過渡形式，以充分利用圓形結構的穩定性，以提高巷道的支護強度。切眼具體規格為：寬6800mm，高3000mm，內幫側墻高2500mm，圓角半徑為500mm，外幫側墻高1000mm，圓角半徑2000mm，斷面積21.8m2，如圖2所示。

4 支護方案及參數

4.1 支護形式

主要采用錨網錨索聯合支護，同時滯后掘進頭13m后采用單體液壓支柱進行補強支護。

4.2 支護參數

設計錨桿排距為900mm，間距700mm。頂部采用φ20×2400mm（MSGLW500）型高強度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，K2335和z2360樹脂錨固劑各1支進行錨固；切眼外幫采用φ20×2000 mm（MSGLW500）型高強度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，內幫煤體完整時，采用φ20×2000mm的玻璃鋼錨桿，如果煤層松軟、側旁壓力大時，則采用φ20×2000 mm（MSGLW500）的高強度螺紋鋼錨桿，幫錨桿采用1支z2360樹脂錨固劑錨固。設計螺紋鋼錨桿錨固力210kN，預緊力矩400N.m，玻璃鋼錨桿預緊力矩150N.m。錨索采用φ17.8×7500 mm的高強度低松弛型的鋼絞線制作，錨索沿切眼中心線在其左右1.25m處各布置一根，間距2700mm，排距2500mm，采用1支K2335和兩支Z2360錨固劑錨桿，錨索預緊力210kN，距窩頭距離不得大于3.5m。錨桿托板采用120×120×10mm的穹形16Mnsi錳鋼金屬托板和200×200×60mm木托板。單體液壓支柱采用DZ—3150型的，沿切眼中心線在其左右1.25m處各布置一根，間距2.7m，排距2.5m，初撐力90kN，距掘進面距離不大于13m，錨索和單體液壓支柱均勻交錯布置，如圖2、圖3所示。

5 施工方法

采用分區分步施工，循環內全斷面一次掘支成巷的施工方法。先將切眼掘進面按寬度從外幫向內幫劃分為4.2m和2.6m兩個大、小斷面，斷面積分別11.7㎡和10.0㎡，先采用綜掘機掘完外幫側大斷面，停機支護到位；然后二次掘完剩余的小斷面并支護，最終完成一次掘支循環，以此往復。

6 結語

①采用分區分步連續掘支一次成巷技術，比以往先小斷面掘進貫通，然后二次擴掘施工工藝相比較：減少了工序，提高了掘進效率；節省了一次煤幫支護材料，降低了支護成本；避免了二次擴掘擾動，施工安全性更好。

②依據工作面設備安裝特點和條件，將對稱圓角矩形巷道優化為非對稱圓拱圓角巷道，既滿足了設備安裝要求，又縮小了掘進斷面，同時最主要的是利用了圓形巷道的力學特性，提高了巷道的自撐穩定性和安全性。

③采用高強度錨桿錨索支護材料，并施加高的預應力，圍巖應力由開掘后的兩向受壓恢復到三向受壓狀態，充分發揮了錨桿、錨索主動支護的特點，支護效果更好。

④采用開掘后錨網支護快速安裝、快速預緊技術，防止了巷道圍巖的早期裂隙擴展甚至離層現象，提高了錨網索支護效果。

⑤木托板在增大錨桿預緊力向四周傳遞擴散的同時，又有較好的讓壓作用。

【參考文獻】

【1】闞甲廣，張農，李桂臣等.深井大跨度切眼施工方式研究[J].采礦與安全工程學報，2009，26（02）：163-167.