大斷面巷道快速掘進及聯合支護技術研究

楊 柳

（晉能控股煤業集團燕子山礦， 山西 大同 037003）

引言

目前，我國很多井下煤礦都存在著大斷面巷道進行掘進和支撐保護困難的情況。掘進困難有以下兩點：第一點是怎樣提升掘進速度，從而提高巷道的掘進效率；第二點是采用什么樣的方法使大截面支撐保護更加牢固，使圍巖的安全穩定性得到提高。以晉能控股煤業集團某礦的東二采區的皮帶巷上倉為例，該掘進面在47.38 m2左右。在本文中，主要研究的是該皮帶上倉的支護與掘進，并優化了巷道掘進的工藝，制定綜合支護方案，使巷道掘進更加安全與快速，使圍巖更加穩定，使生產的安全性得到保證。

1 晉能控股煤業集團某礦工程概況

晉能控股煤業集團某礦的東二采區皮帶巷上倉是其主要的工程區域。在該區域所設計的長度一共是86 m，開口施工的地方是該區域的1 號處的軌皮聯巷，在開口完成之后，要先對上倉的大斷面進行施工，并對2 號煤層進行布置，并且是在水平方向順著0°進行，繼而在進到3 號煤層并且所沿著的角度是-5°，然后在順著3 號煤層進行掘進。直墻半圓拱形就是該上倉的主要形狀，表1 為詳細的參數。在該上倉中，掘進施工工藝采用綜合機械化，在出煤與掘進時，所選擇的帶式輸送機、刮板輸送機、掘進機的型號分 別 是 DSP-1063/1000、SGB-620/40T、EBZ-260；在支護時，會使用氣動手持式鉆機、氣腿式風動鑿巖機、錨桿鉆機，其對應的型號是ZQS-s0/1.85、YT-28、MQT-130/3.2，在噴漿時會使用轉子式混凝土噴射機，其型號是PS5I[1-2]。

表1 東二采區皮帶巷上倉規格參數

2 巷道快速掘進工藝

使用到上倉大斷面的施工法就是正臺階工作面，在施工時，分成2 層，綜掘機施工的順序是先上分層，在結束上分層之后，在下分層。并且上分層與下分成的高度分別是4.12 m、2 m，在對上分層施工的過程中，導酮施工法被用于該施工中，并且是兩側的，而且兩側的高度分別是5 m 與4.24 m，以巷道本身的輪廓來對頂部進行施工，施工之后的形狀是拱形的，并且是半圓的；在結束施工上分層之后，在把綜掘機往后退，在對幫部進行鏟底，此時就結束了施工。EBZ-260型掘進機被用于煤（矸），并由其本身的刮板輸送機來進行裝運，在對煤（矸）進行運輸時，一定要和帶式輸送機配合著使用。

該上倉的帶式輸送機會在其向前推進的右側進行布置，把軌道鋪設到其左側。以巷道的中心線為中心，兩側分別是軌道與輸送機的中心線，與二者的距離相應是800 mm、850 mm。人行道是軌道一側的另一用途。在未開口時，其施工依據的是中腰線。由于使用EBZ-260 掘進機在該上倉施工，并且EBZ-260 掘進機存在于變配電酮室中，所以需要把掘進機進行移動，并且是移動到該上倉的需要施工的開口段，下面就是需要做的工作：把SGB-620/40T 刮板輸送機拆除，并且SGB-620/40T 刮板輸送機存在于其變配電酮室中，而且還要把其碼放整齊，一共是50 m；對綜掘機進行移動，一直移至其上倉需要施工的開口位置，還要對綜掘機進行調頭，一共是50 m[3]。

3 巷道錨網噴聯合支護方案設計

在工作面附近的裸露在頂錨桿之外的螺紋中安裝上吊環，并且吊環會從前探梁中穿過，這就是臨時支護。“噴、索、網、錨”的聯合支護方案被用于該上倉中。

3.1 聯合支護方案設計

錨索與錨桿的排距均為900 mm。在支護第一排時，要錨索與錨桿相互配合著使用，數量分別是11 根與12 根，把錨索打設到巷內，并且錨索的數量是1根，在兩邊按順序打設的是錨桿與錨索，并且二者是挨著的，而且錨索與錨索、錨桿與錨桿之間的間距均是1 600 mm。在支護第二排時，錨索與錨桿也是相互配合著使用的，對應的數量分別是9 根與14 根，只要用錨桿取代第一排的最后面的錨索就可以了。這2 排按順序進行循環。全部支護與巷道的輪廓線所成的角度都是90°，由于幫部與底幫的錨桿的打設不能與巷道的輪廓線成90°，傾斜打設也是可以的，可是和巷幫所成的角度要在75°以上。100 mm 是噴漿的厚度，把混凝土標記成C20。圖1 為巷道錨網聯合支護方案設計示意圖。

圖1 巷道錨網聯合支護方案設計示意圖（單位：mm）

3.2 支護材料和規格

左旋無縱筋螺紋鋼被用于幫、頂錨桿，并且左旋無縱筋螺紋鋼的型號是Φ22-M24-2400、是高強度的，減摩墊片、調心球墊、蝶形托盤及樹脂錨固劑是1根錨桿是匹配的，并且蝶形托盤是與錨桿相匹配的、規格是300 mm×300 mm×14 mm、是拱型的、高強度的，并且樹脂錨固劑是2 卷，這2 卷自下到上是MSZ2355、MSK2355。低松弛預應力鋼絞線和與之相配套的鎖具被用于錨索中，并且二者都是高強度的，并且低松弛預應力鋼絞線的型號是SKP21.8-1×19/6500、股數1×19，調心球墊、樹脂錨固劑及蝶形托盤與1 根錨索是相匹配的，并且蝶形托盤的規格是300 mm×300 mm×14 mm、是拱型的、高強度的，并且樹脂錨固劑是3 卷，這3 卷自下到上是MSZ2355、MSK2355、MSK2355。而且鋼筋網的大小是 2 000 mm×1 000 mm，其中網格的尺寸是100 mm×100 mm，對鋼筋進行加工就形成了鋼筋網，鋼筋的規格是Φ6 mm，相鄰網搭接的長是100 mm，在各個網格中都有聯網絲，并且是1 道，這樣就會布置成三花型[4-5]。

3.3 施工的有關要求

在擰緊錨桿時，所使用的工具一定是力矩扳手或風炮，能夠使其緊固力達到標準，因此頂與幫錨桿所具有的緊固力與錨固力要在300 N·m、190 kN 以上，針對一些錨桿沒有被打設合格的，要在距離原眼位有300 mm 的地方進行再次打設；錨索的錨固力與預緊力要在513 kN、300 kN 以上。在支護巷道的底部時，和底板的距離要保持在400 mm 以下，否則需再次對錨桿進行補打與再次鋪網。把綜掘機本身的長度和橋式轉載機本身的長度與輔助運輸的有關影響進行考慮，對巷道的初噴與復噴之后滯后的工作面長度進行了規定，其長度分別在50 m、300 m 以下[6-7]。若有破碎發生在頂板或地質發生改變時，工作面后面一定要噴漿。在噴漿時，表面一定要是密實與平整、沒有鋼筋網與墻基漏在外面，自1 m 的區域中凸凹要在50 mm以下。由于要對硂強度進行保證，一定要定期養護，并且養護所使用的措施是噴層，養護的時間是3 d，1 d所噴水的次數要在1 次以上。

4 結語

在掘進東二采區的皮帶巷上倉時，要對掘進工藝進行優化，加強管理，這樣不僅加快了巷道掘進速度，確保了礦井采掘能夠很好的銜接。當錨網噴聯合支護被用于巷道之后，就要觀測巷道圍巖的改變狀況，從觀測結果中得知：在巷道掘進之后，有積累期出現在圍巖中，并且積累的是其變形量、速度比較快，所用的時間為40 d 左右，在40 d 之后，其變形量就會進到一個比較穩定的時期，從此之后，圍巖的變形量大致上就會比較穩定。在觀測圍巖期間中得知，頂板的最大離層值是44 mm，兩幫與頂底板的移近量的最大值分別是178 mm、145 mm，這樣就能很好地控制圍巖的變形。與此同時，在使用巷道過程中，頂板支護是有效與可靠的，沒有形成巷道失去穩定的狀況，使巷道支護與快速掘進的目的得以實現，確保了生產的安全性，提高了經濟效益。