大斷面巷道快速掘進施工工藝探討

孟祥臣

（霍州煤電集團有限責任公司團柏煤礦，山西 臨汾 031400）

大斷面巷道在掘進期間采用一次成巷掘進施工工藝時，頂板暴露面積大，受圍巖應力重新分布及上覆巖層自身重力影響，懸頂處壓力出現集中現象，頂板承載能力小于外力作用時出現破碎、下沉、深部巖層斷裂、離層等現象，從而加大了頂板支護難度，降低了支護效果。所以大斷面巷道掘進時，必須合理控制巷道掘進斷面，保證巷道掘進后頂板具有一定承載能力，且支護后能夠形成耦合支護體，從而有效保證了巷道掘進效率及施工安全。

1 概 述

霍州煤電集團有限責任公司團柏煤礦107切巷位于一采區，設計長度為122m，斷面規格為寬×高=6.7×3.0m，巷道沿10#煤層頂底板平行掘進。截至目前107切巷已掘進25m。

107切巷在前期掘進時采用掘進機一次性成巷掘進施工工藝，頂板采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網、支設木柱等聯合支護。由于107切巷一次性成巷時頂板暴露面積大，且頂板支護不及時，造成頂板局部地段出現破碎、冒頂現象，錨桿支護失效嚴重；隨著切巷不斷延伸，頂板壓力逐漸加大，107切巷掘進至18m處時，巷道支護出現變形、折斷現象。對此，團柏煤礦決定采用分次掘進施工方法，施工交錯式鋼帶、縱向錨索吊棚進行聯合支護，保證大斷面巷道安全快速掘進。

2 大斷面巷道快速施工方法研究

2.1 施工工藝優化

（1）為了提高巷道掘進效率及煤矸石運輸效率，107切巷從25m處開始采用分次掘進施工工藝，即大斷面巷道掘進機一次性成巷，小斷面巷道松動爆破施工。

（2）107切巷掘進機一次性成巷時巷道斷面規格為寬×高=4.2×3.0m，巷道每掘進一個循環后及時清理工作面煤矸石，并及時補打支護。

（3）當107切巷機械化掘進122m時與107回風順槽貫通，形成穩定通風系統，此時停止局部通風機供風，并拆除工作面風筒。

（4）107切巷貫通后及時移走掘進機，對工作面煤壁幫進行擴幫，擴幫時采用松動爆破施工工藝，擴幫規格為寬×高=2.5×3.0m。

（5）107切巷從頭巷向尾巷方向進行擴幫施工，擴幫時在工作面穩裝一部P-60B耙巖機搭接工作面帶式輸送機進行聯合出煤。

（6）107切巷擴幫時采用松動爆破施工工藝，從采空區側向煤壁側工作面共布置三排松動爆破孔，每排6個，炮孔間距為0.5m，排距為1.0m，炮孔深度為1.2m，爆破時從采空區側向煤壁側依次爆破施工。

2.2 支護工藝優化

（1）107切巷采用掘進機一次成巷時頂板采用錨桿、錨索、“JW”型鋼帶聯合支護，頂板鋼帶長度為4.0m，每根鋼帶配套5根長度為2.5m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距為0.9m，鋼帶排距為1.0m；頂板每隔三根鋼帶施工3根長度為6.0m預應力鋼絞線錨索，錨索間距為1.35m，排距為3.0m。

（2）107巷擴幫處頂板同樣采用錨桿、錨索、“JW”型鋼帶聯合支護，頂板鋼帶長度為3.5m，每根鋼帶配套5根長度為2.5m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距為0.75m，鋼帶排距為1.0m，且擴幫處頂板鋼帶與一次性成巷頂板鋼帶交錯布置，交錯距離為1.0m；頂板每隔三根鋼帶施工2根長度為6.0m預應力鋼絞線錨索，錨索間距為1.6m，排距為3.0m。如圖1所示。

圖1 團柏煤礦一采區107切巷支護斷面示意圖

（3）107切巷頂板永久支護施工完后，為了進一步提高頂板穩定性，在切巷頂板施工縱向錨索吊棚，錨索吊棚與“JW”型鋼帶垂直布置，錨索吊棚長度為4.0m，每排施工5根錨索吊棚，吊棚間距為1.5m，相鄰兩組錨索吊棚交錯式布置。

（4）為了便于后期采煤機割煤，靠近工作面一側煤壁施工三排玻璃鋼錨桿，錨桿間距為1.0m，排距為1.0m；靠近采空區側煤壁施工三排左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距相同。

3 應用效果

（1）107切巷采用分次掘進施工工藝后，加快了巷道掘進速度，平均掘進進度達5.2m/d。

（2）采用分次掘進時避免了大斷面巷道一次性成巷時頂板壓力集中，造成頂板垮落事故發生。

（3）107切巷頂板布置交錯式“JW”鋼帶，使掘進機一次性成巷處頂板與擴幫處頂板連接成整體，避免了兩巷交界處壓力集中出現破碎、冒頂事故發生。

（4）采用錨索吊棚代替傳統的木柱支護，不僅節省了切巷空間，便于后期設備安裝，同時縱向錨索吊棚進一步加強頂板穩定性，107切巷頂板支護施工完后通過三個月進行觀察發現，頂板最大下沉量為0.15m，且保持不變，頂板未出現破碎、冒頂現象。

4 結語

團柏煤礦在施工107切巷時，對大斷面一次成巷工藝帶來的難題進行研究，采取分次掘進施工工藝，采用“交錯式JW型鋼帶+縱向錨索吊棚”聯合支護方式，實踐證明該施工工藝及支護措施，大大縮短了大斷面巷道施工周期，提高了頂板穩定性，保證了大斷面巷道安全快速施工，取得了顯著成效。