綜采工作面切巷一次成巷施工技術(shù)應(yīng)用研究

李鵬舉

（陽(yáng)煤集團(tuán)新景公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

隨著煤礦綜采機(jī)械化水平的大幅提高，綜采工作面使用的機(jī)械設(shè)備和液壓支架越來(lái)越趨于大型化[1-2]。傳統(tǒng)的綜采工作面切巷施工一般采用先施工小斷面切巷，在綜采工作面安裝前期再進(jìn)行擴(kuò)幫的施工工藝[3]，傳統(tǒng)的切巷施工工藝存在著施工速度慢、工藝相對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題，影響采掘銜接。陽(yáng)煤集團(tuán)新景公司采用一次性掘出切巷，探索大斷面切巷一次成巷工藝。

1 概況

8128工作面井下位于8#煤蘆南區(qū)北翼采區(qū)西部，東為8127工作面（未掘），南為8#煤蘆南區(qū)北翼采區(qū)大巷，西為8129工作面（未掘），北為525水平中條帶大巷。8128工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度220m，切巷斷面為矩形斷面，兩個(gè)端頭凈寬為7.5m，凈高為2.8m，中部?jī)魧挒?.5m，凈高為2.8m。8128切巷為沿8#煤頂板掘進(jìn)巷道，煤層平均厚度2.89m，煤層傾角平均為7°，煤層賦存穩(wěn)定，屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)，屬中灰、中硫、中磷的無(wú)煙煤，煤層以半亮煤為主，內(nèi)生裂隙發(fā)育。煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖，平均厚度為8.08m；基本頂為中粒砂巖，平均厚度為6.65m；直接底為砂質(zhì)泥巖，平均厚度1.87m；基本底為中粒砂巖，平均厚度7.71m，如圖1所示。

圖1 8128切巷工作面綜合柱狀圖

2 切巷施工工藝選擇

方案一：采用二次成巷的施工工藝，先施工寬為5.0m、高為2.8m的小斷面切巷；綜采工作面安裝前期再進(jìn)行擴(kuò)幫，將采幫擴(kuò)寬，最終形成兩個(gè)端頭寬為7.5m、中部寬為6.5m、高為2.8m的大斷面切巷，滿足綜采工作面液壓支架的安裝與運(yùn)輸。

方案二：采用一次成巷施工工藝，全斷面一次掘出切巷所需寬度，使切巷斷面一次達(dá)到兩個(gè)端頭寬為7.5m，高為2.8m，中部寬為6.5m，高為2.8m。

方案一中采用二次成巷工藝，主要優(yōu)點(diǎn)是切巷跨度較小，施工難度較小，后期礦山壓力顯現(xiàn)對(duì)切巷的影響較小；缺點(diǎn)是綜采工作面安裝前需二次擴(kuò)幫，前期采幫已施工的所有支護(hù)全部損壞，人力、材料、設(shè)備以及其他成本大大增加，施工時(shí)人為擾動(dòng)造成切巷前期已形成的內(nèi)在支護(hù)結(jié)構(gòu)遭到破壞，而且二次擴(kuò)幫使綜采設(shè)備安裝速度和工期受到影響，不利于采掘正常銜接[4]。

方案二中采用的一次成巷工藝，主要優(yōu)點(diǎn)是切巷和圍巖形成的內(nèi)在結(jié)構(gòu)避免了二次擾動(dòng)破壞。施工工藝簡(jiǎn)單，避免了掘進(jìn)工作面設(shè)備的二次安裝，減少了施工工序，同時(shí)又大大地減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；缺點(diǎn)是巷道一次性完成大跨度切巷，切巷礦壓顯現(xiàn)比較嚴(yán)重，需采用合理有效的高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)支護(hù)方案以減少安全隱患。

通過(guò)對(duì)比上述兩種方案，考慮到8128綜采工作面為該采區(qū)首采面，決定采用方案二的一次成巷工藝施工切巷。

3 切巷施工工藝

切巷施工采用EBZ-160型綜掘機(jī)沿煤層頂板截割并自行裝煤的方式，配合刮板輸送機(jī)+皮帶輸送機(jī)聯(lián)合出煤[5]。切巷施工時(shí)采用分?jǐn)嗝娼馗罘执沃ёo(hù)階梯施工成巷的方法[6]。先施工落山幫大斷面，支護(hù)完成后再施工采幫小斷面，全部支護(hù)完成算一個(gè)完整循環(huán)。

切巷開(kāi)口5m內(nèi)的施工，采用8128進(jìn)風(fēng)巷EBZ-160型綜掘機(jī)向東側(cè)方截割開(kāi)口，配合綜掘機(jī)橋式轉(zhuǎn)載機(jī)出煤。

綜掘機(jī)進(jìn)入切巷5m后，拆除橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，在綜掘機(jī)后方安裝一部刮板輸送機(jī)隨掘進(jìn)機(jī)將截割下的煤碳轉(zhuǎn)運(yùn)到8128進(jìn)風(fēng)巷皮帶輸送機(jī)。

綜掘機(jī)進(jìn)入切巷30m后，安裝橋式皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)，形成綜掘機(jī)+橋式皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)+刮板輸送機(jī)+皮帶輸送機(jī)聯(lián)合出煤系統(tǒng)。

考慮到切巷斷面較大，綜掘機(jī)無(wú)法一次性截割出整個(gè)斷面，正常掘進(jìn)期間采用分?jǐn)嗝娼馗罘执沃ёo(hù)階梯施工成巷的方法。先按照正規(guī)截割順序割出落山幫5.0m×2.8m大斷面，然后頂部采用W鋼帶+經(jīng)緯網(wǎng)+全錨索聯(lián)合支護(hù)，落山幫采用菱形網(wǎng)+鋼護(hù)板+錨桿聯(lián)合支護(hù)；掘進(jìn)機(jī)退機(jī)后進(jìn)至采幫，再按照正規(guī)截割順序掘出采幫1.5×2.8m小斷面，小斷面頂部采用經(jīng)緯網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)，采幫采用鋼塑網(wǎng)+玻璃鋼錨桿+木托板聯(lián)合支護(hù)，待頂幫支護(hù)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求的參數(shù)后進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。綜掘機(jī)截割示意圖如圖2所示。

圖2 8128切巷一次成巷工藝綜掘機(jī)截割順序

4 支護(hù)參數(shù)的確定

4.1 頂部支護(hù)參數(shù)

兩端頭頂部采用W鋼帶+經(jīng)緯網(wǎng)+全錨索聯(lián)合支護(hù)。W鋼帶選用BHW4-280-5050-950-6mmW鋼帶+BHW4-280-2400-1000-3mmW鋼帶；錨索選用Φ21.6×5200mm，1×7股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力錨索，排距為900mm。5050mmW鋼帶上施工錨索間距為950mm，2400mmW鋼帶中施工錨索間距為1000mm。

切巷中間部分頂部采用W鋼帶+經(jīng)緯網(wǎng)+全錨索聯(lián)合支護(hù)。W鋼帶選用BHW4-280-5050-950-6mmW鋼帶；錨索選用Φ21.6×5200mm，1×7股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力錨索，排距為900mm。5050mmW鋼帶上施工錨索間距為950mm，其余部分補(bǔ)打單體錨索，配合使用高強(qiáng)度拱形可調(diào)心錨索托盤(pán)和可調(diào)心球墊。切巷施工完成后每5m補(bǔ)打一根中路柱，中路柱直徑不小于200mm，中路柱必須打緊背牢，支設(shè)到實(shí)底上，巷道過(guò)高時(shí)可穿石料或木鞋。中路柱支設(shè)要求滯后橋式皮帶機(jī)尾不超過(guò)5m。8128切巷斷面支護(hù)圖如圖3所示。

圖3 8128切巷斷面支護(hù)圖

圖4 8128切巷落山幫支護(hù)圖

圖5 8128切巷采幫支護(hù)圖

4.2 兩幫支護(hù)參數(shù)

切巷落山幫幫部采用螺紋鋼錨桿+菱形網(wǎng)+BHW4-280-450mm W鋼護(hù)板聯(lián)合支護(hù)，采幫幫部采用玻璃鋼錨桿+鋼塑網(wǎng)+木托板聯(lián)合支護(hù)；落山幫幫錨桿選用Φ20×2000mm的左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，桿尾螺紋為M22，間距900mm，排距為850mm；采幫幫錨桿選用Φ20×2000mm的玻璃鋼錨桿桿，間距1000mm，排距為900mm。每排一根，交替布置距離頂板800mm或1800mm，距離底板900mm或1900mm。8128切巷落山幫支護(hù)圖如圖4所示，8128切巷采幫支護(hù)圖如圖5所示。

4.3 交岔點(diǎn)支護(hù)參數(shù)

交岔點(diǎn)及交岔點(diǎn)前后5m范圍內(nèi)補(bǔ)打錨索加強(qiáng)支護(hù)。具體方式為：在距巷幫500mm處順巷依次布置雙孔W鋼帶托梁錨索以加強(qiáng)交岔點(diǎn)的支護(hù)，錨索采用Φ21.6×6200mm、1860N/mm2級(jí)低松弛錨索，錨索托盤(pán)采用拱形高強(qiáng)可調(diào)心異形錨索托盤(pán)。8128切巷交岔口加強(qiáng)支護(hù)示意圖如圖6所示。

圖6 8128切巷交點(diǎn)加強(qiáng)支護(hù)示意圖

5 施工要求

（1）巷道臨時(shí)支護(hù)采用穿鞋帶帽DN型內(nèi)注式單體液壓支柱，每一側(cè)每次出煤后，經(jīng)敲幫問(wèn)頂安全檢查后，都須打設(shè)單體柱，單體柱數(shù)量根據(jù)頂板實(shí)際情況而定，但柱距不大于1m，距兩幫不大于1m，距煤頭不大于0.4m。鞋帽采用普通道木，規(guī)格為1300×140×120mm，柱腳必須墊實(shí)，初撐力不小于80kN。兩幫臨時(shí)支護(hù)：每幫打不少于1根戴帽戧柱，柱采用Φ180mm以上優(yōu)質(zhì)原木，柱帽采用Φ140～160mm的半開(kāi)木，長(zhǎng)800～1200mm，柱腳用木托板墊護(hù)，用木楔打緊打牢。

（2）Φ21.6mm頂錨索張拉預(yù)緊力不小于300kN（使用KZDB1.25×63型電動(dòng)泵及YCD22-370型預(yù)應(yīng)力張拉千斤頂時(shí)，壓力表讀數(shù)必須達(dá)到51MPa以上）。切巷落山幫幫錨桿必須使用扭力矩倍增器，扭力矩必須達(dá)到400N·m，幫錨桿錨固力不小于157kN；采幫玻璃鋼錨桿錨固力不小于50kN，扭力矩不小于40N·m。

6 結(jié) 論

8128切巷大斷面一次成巷技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)的成功應(yīng)用，充分說(shuō)明了在高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)支護(hù)方式下切巷一次成巷施工技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，不單能夠快速成巷提高單進(jìn)水平，節(jié)省大量的人力、物力成本，還實(shí)現(xiàn)了采煤工作面各種設(shè)備的快速安裝，緩解了采掘銜接緊張的矛盾，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對(duì)同等地質(zhì)條件下大斷面巷道施工提供了很好的借鑒和參考，值得推廣使用。