煤巷掘進(jìn)過(guò)構(gòu)造帶施工技術(shù)優(yōu)化研究

趙志龍

（華陽(yáng)新材料科技集團(tuán)有限公司五礦，山西 陽(yáng)泉 045000）

華陽(yáng)五礦8228進(jìn)風(fēng)順槽位于中央?yún)^(qū)擴(kuò)區(qū)，主要服務(wù)于8228綜放工作面供風(fēng)、供液、設(shè)備布置及運(yùn)煤等，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 477.09 m。該工作面為15#煤層的全煤巷道，含矸2～3層，距頂板2.0 m左右有一層厚夾矸，厚約1.2 m，較穩(wěn)定。煤層平均傾角約6°，煤層厚度為7.9 m，頂板為細(xì)粒砂巖，厚度為2.2 m。由于井下地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，在掘進(jìn)過(guò)程中存在多處構(gòu)造帶，原施工工藝巷道支護(hù)方案存在著效率低、成本高、安全性差的問(wèn)題。

結(jié)合華陽(yáng)五礦實(shí)際情況，提出了一種新的過(guò)構(gòu)造施工技術(shù)方案，能夠?qū)⒅ёo(hù)效率提高40%，支護(hù)成本降低9.8%，顯著提升了過(guò)構(gòu)造段施工的安全性和效率。

1 構(gòu)造帶施工工藝優(yōu)化

當(dāng)遇到構(gòu)造帶時(shí)，地質(zhì)測(cè)量部在預(yù)計(jì)揭露構(gòu)造外20 m前制定探測(cè)構(gòu)造設(shè)計(jì)，通風(fēng)部門采用鉆機(jī)進(jìn)行鉆探，以探明構(gòu)造情況。遇見(jiàn)構(gòu)造后，由地質(zhì)測(cè)量部掛中、腰線，嚴(yán)格按地質(zhì)測(cè)量部下發(fā)的中、腰線施工[1]。

原有巷道斷面為凈寬5.2 m，凈高4.0 m，毛寬5.4 m，毛高4.05 m，為了滿足過(guò)構(gòu)造期間的施工安全性和使用性的需求，將現(xiàn)有支護(hù)進(jìn)行修改，巷道凈寬和毛寬不變，凈高改為3.6 m，毛高改為3.65 m，過(guò)完構(gòu)造后斷面仍按原斷面尺寸執(zhí)行。

在施工過(guò)程中需要加強(qiáng)頂板巖性探測(cè)及礦壓觀測(cè)，施工隊(duì)組每個(gè)班使用錨索鉆機(jī)鉆探，觀測(cè)頻度每天不少于一次，探測(cè)結(jié)果要記錄到巖性臺(tái)帳，根據(jù)巖性變化情況對(duì)巷道支護(hù)進(jìn)行調(diào)整。

2 構(gòu)造帶聯(lián)合支護(hù)技術(shù)優(yōu)化

為滿足巷道支護(hù)要求，需在構(gòu)造帶迎頭外10 m范圍內(nèi)對(duì)頂板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，在對(duì)多種支護(hù)方式進(jìn)行對(duì)比后，最終確定采用在兩排鋼帶中間距巷中左右850 mm處打注兩根Φ17.8 mm×7200 mm錨索，同時(shí)下帶1.2 m長(zhǎng)的25U鋼短節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)維護(hù)，帶KM18普通錨具緊固，排距設(shè)置為1.9 m。

在對(duì)構(gòu)造帶巷道頂板進(jìn)行支護(hù)時(shí)，在巷頂鋪設(shè)5600 mm×1200 mm金屬經(jīng)緯網(wǎng)，采用5200 mm×280 mm×4 mm五眼W鋼帶。第一排鋼帶按 孔 打 注4根Φ17.8 mm×5200 mm錨 索、1根Φ17.8 mm×7200 mm錨索，7.2 m錨索打注在鋼帶的中間眼內(nèi)；第二排鋼帶上按孔打注3根Φ17.8 mm×5200 mm錨索、2根Φ17.8 mm×7200 mm錨索，7.2 m錨索分別打注在鋼帶的第二個(gè)和第四個(gè)眼內(nèi)。每?jī)膳艦橐粋€(gè)循環(huán)依次交替布置，將鋼帶原有0.95 m排距縮小為0.85 m，所有錨索均垂直于頂板打注。

在對(duì)構(gòu)造帶巷道兩幫進(jìn)行支護(hù)時(shí)，在巷幫鋪設(shè)規(guī)格為3800 mm×1200 mm金屬經(jīng)緯網(wǎng)，每幫布置四根Φ20 mm×2400 mm的Q235圓鋼錨桿，頂板往下第1根錨桿距頂板0.4 m打注，其余錨桿按間距0.95 m布置，排距0.85 m，所有錨桿均垂直于巷幫打注[2]。

構(gòu)造帶巷道頂板及巷道兩幫支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 構(gòu)造段內(nèi)巷道頂板及巷道兩幫支護(hù)結(jié)構(gòu)

圖1中，1表 示Φ17.8 mm×5200 mm的 錨索，2表 示Φ17.8 mm×7200 mm的 錨 索，3表示Φ20 mm×2400 mm的Q235圓 鋼 錨 桿，4表示5200 mm×280 mm×4 mm的鋼帶，5表示5600 mm×1200 mm的頂網(wǎng)，6表示3800 mm×1200 mm的幫網(wǎng)，7表示300 mm×270 mm×12 mm的可調(diào)心拱形高強(qiáng)W托盤，8表示150 mm×150 mm×8 mm的可調(diào)心拱形高強(qiáng)托盤，9表示450 mm×280 mm×4 mm的W鋼護(hù)板。

3 過(guò)完構(gòu)造后迎頭10 m范圍內(nèi)頂幫支護(hù)

過(guò)完構(gòu)造后的10 m范圍內(nèi)巷道圍巖仍處于相對(duì)不穩(wěn)定的狀態(tài)，因此在該范圍內(nèi)同樣需要對(duì)巷道頂板和巷道兩幫的支護(hù)方式進(jìn)行調(diào)整，具體如下[3]：

巷道頂板支護(hù)，采用和構(gòu)造帶基本類似的支護(hù)結(jié)構(gòu)，在巷頂鋪設(shè)5600 mm×1200 mm金屬經(jīng)緯網(wǎng)，采用5200 mm×280 mm×4 mm五眼W鋼帶。第一排鋼帶按孔打注4根Φ17.8 mm×5200 mm錨索、1根Φ17.8 mm×7200 mm錨索，7.2 m錨索打注在鋼帶的中間眼內(nèi)；第二排鋼帶上按孔打注3根Φ17.8 mm×5200 mm錨索、2根Φ17.8 mm×7200 mm錨索，7.2 m錨索分別打注在鋼帶的第二個(gè)和第四個(gè)眼內(nèi)。每?jī)膳艦橐粋€(gè)循環(huán)依次交替布置，鋼帶排距0.85 m，所有錨索均垂直于頂板打注。

在巷幫鋪設(shè)3800 mm×1200 mm金屬經(jīng)緯網(wǎng)，每幫布置四根Φ20 mm×2400 mm的Q235錨桿，頂板往下第1根錨桿距頂板0.4 m打注，其余錨桿按間距1.0 m布置，排距0.85 m，所有錨桿均垂直于巷幫打注。井下巷道斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 巷道斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

4 支護(hù)要點(diǎn)分析及效果

由于井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在支護(hù)過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)在井下的實(shí)際驗(yàn)證，不同支護(hù)狀態(tài)下的支護(hù)要求匯總?cè)缦耓4]。

（1）若巷道托頂煤厚度小于2 m時(shí)，保持現(xiàn)支護(hù)參數(shù)不變。

（2）若巷道頂板與煤頂板距離為2～8 m時(shí)，隊(duì)組需要及時(shí)進(jìn)行巖性探測(cè)，根據(jù)巖性探測(cè)情況確定支護(hù)參數(shù)，保證鋼帶錨索能夠穿過(guò)煤層且錨入直接頂不小于3 m，鋼帶上長(zhǎng)錨索比短錨索長(zhǎng)2 m，錨索最大長(zhǎng)度不超過(guò)13.2 m。

（3）若巷道頂板距煤頂板距離大于8 m，錨索進(jìn)入煤直接頂不足3 m時(shí)，隊(duì)組必須立即停止掘進(jìn)，另提專項(xiàng)措施。

（4）從揭露構(gòu)造超過(guò)30 m開(kāi)始，在構(gòu)造帶及其前后10 m范圍，緊靠皮帶架按10 m間距打注一根直徑不小于Φ16 cm且長(zhǎng)度適宜的木柱加強(qiáng)維護(hù)，滯后迎頭不超過(guò)25 m。木柱要打緊背牢、穿鞋帶帽且要有不小于100 mm的柱窩。木柱要與可靠物件捆綁牢固，柱頂采用14#鉛絲與頂網(wǎng)捆綁牢固，柱中部用14#鉛絲與皮帶H架捆綁牢固。

（5）在全斷面巖巷中施工時(shí)，必須執(zhí)行“探七進(jìn)二”規(guī)定，每次掘進(jìn)前用鉆機(jī)在巷道迎頭分上、中、下、左、右共探五個(gè)眼，探眼深7 m，探眼方向與巷道方向一致，角度與巷道坡度一致，防止誤接突出煤層，探見(jiàn)煤層后組織實(shí)施揭煤工作。

自該構(gòu)造帶聯(lián)合支護(hù)方案投入使用后，顯著地提升了施工效率和安全性。通過(guò)對(duì)優(yōu)化前后的施工進(jìn)度對(duì)比，優(yōu)化前構(gòu)造帶的支護(hù)速度為2.5 m/d，優(yōu)化后提升為3.5 m/d，提升了40%；優(yōu)化前的支護(hù)成本為3325元/m，優(yōu)化后的支護(hù)成本為2 999.15元/m，降低了9.8%。

5 結(jié)論

針對(duì)華陽(yáng)五礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在掘進(jìn)過(guò)程中極易出現(xiàn)煤巖層破碎，全巖、瓦斯地質(zhì)異常的現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)有的煤巷掘進(jìn)過(guò)構(gòu)造施工技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，提出了一種全新的構(gòu)造帶聯(lián)合支護(hù)方案，提升構(gòu)造帶支護(hù)效率，降低支護(hù)成本。