大斷面巷道快速掘進(jìn)及聯(lián)合支護(hù)技術(shù)研究

楊 柳

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)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(jìn)行掘進(jìn)和支撐保護(hù)困難的情況。掘進(jìn)困難有以下兩點(diǎn)：第一點(diǎn)是怎樣提升掘進(jìn)速度，從而提高巷道的掘進(jìn)效率；第二點(diǎn)是采用什么樣的方法使大截面支撐保護(hù)更加牢固，使圍巖的安全穩(wěn)定性得到提高。以晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦的東二采區(qū)的皮帶巷上倉為例，該掘進(jìn)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(hù)與掘進(jìn)，并優(yōu)化了巷道掘進(jìn)的工藝，制定綜合支護(hù)方案，使巷道掘進(jìn)更加安全與快速，使圍巖更加穩(wěn)定，使生產(chǎn)的安全性得到保證。

1 晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦工程概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦的東二采區(qū)皮帶巷上倉是其主要的工程區(qū)域。在該區(qū)域所設(shè)計(jì)的長度一共是86 m，開口施工的地方是該區(qū)域的1 號處的軌皮聯(lián)巷，在開口完成之后，要先對上倉的大斷面進(jìn)行施工，并對2 號煤層進(jìn)行布置，并且是在水平方向順著0°進(jìn)行，繼而在進(jìn)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(jìn)行掘進(jìn)。直墻半圓拱形就是該上倉的主要形狀，表1 為詳細(xì)的參數(shù)。在該上倉中，掘進(jìn)施工工藝采用綜合機(jī)械化，在出煤與掘進(jìn)時，所選擇的帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、掘進(jìn)機(jī)的型號分 別 是 DSP-1063/1000、SGB-620/40T、EBZ-260；在支護(hù)時，會使用氣動手持式鉆機(jī)、氣腿式風(fēng)動鑿巖機(jī)、錨桿鉆機(jī)，其對應(yīng)的型號是ZQS-s0/1.85、YT-28、MQT-130/3.2，在噴漿時會使用轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機(jī)，其型號是PS5I[1-2]。

表1 東二采區(qū)皮帶巷上倉規(guī)格參數(shù)

2 巷道快速掘進(jìn)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(jī)施工的順序是先上分層，在結(jié)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(dǎo)酮施工法被用于該施工中，并且是兩側(cè)的，而且兩側(cè)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(jìn)行施工，施工之后的形狀是拱形的，并且是半圓的；在結(jié)束施工上分層之后，在把綜掘機(jī)往后退，在對幫部進(jìn)行鏟底，此時就結(jié)束了施工。EBZ-260型掘進(jìn)機(jī)被用于煤（矸），并由其本身的刮板輸送機(jī)來進(jìn)行裝運(yùn)，在對煤（矸）進(jìn)行運(yùn)輸時，一定要和帶式輸送機(jī)配合著使用。

該上倉的帶式輸送機(jī)會在其向前推進(jìn)的右側(cè)進(jìn)行布置，把軌道鋪設(shè)到其左側(cè)。以巷道的中心線為中心，兩側(cè)分別是軌道與輸送機(jī)的中心線，與二者的距離相應(yīng)是800 mm、850 mm。人行道是軌道一側(cè)的另一用途。在未開口時，其施工依據(jù)的是中腰線。由于使用EBZ-260 掘進(jìn)機(jī)在該上倉施工，并且EBZ-260 掘進(jìn)機(jī)存在于變配電酮室中，所以需要把掘進(jìn)機(jī)進(jìn)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(jī)拆除，并且SGB-620/40T 刮板輸送機(jī)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(jī)進(jìn)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(jī)進(jìn)行調(diào)頭，一共是50 m[3]。

3 巷道錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方案設(shè)計(jì)

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

3.1 聯(lián)合支護(hù)方案設(shè)計(jì)

錨索與錨桿的排距均為900 mm。在支護(hù)第一排時，要錨索與錨桿相互配合著使用，數(shù)量分別是11 根與12 根，把錨索打設(shè)到巷內(nèi)，并且錨索的數(shù)量是1根，在兩邊按順序打設(shè)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(hù)第二排時，錨索與錨桿也是相互配合著使用的，對應(yīng)的數(shù)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(jìn)行循環(huán)。全部支護(hù)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(shè)不能與巷道的輪廓線成90°，傾斜打設(shè)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(biāo)記成C20。圖1 為巷道錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方案設(shè)計(jì)示意圖。

圖1 巷道錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方案設(shè)計(jì)示意圖（單位：mm）

3.2 支護(hù)材料和規(guī)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(qiáng)度的，減摩墊片、調(diào)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(guī)格是300 mm×300 mm×14 mm、是拱型的、高強(qiáng)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(yù)應(yīng)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(qiáng)度的，并且低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線的型號是SKP21.8-1×19/6500、股數(shù)1×19，調(diào)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(guī)格是300 mm×300 mm×14 mm、是拱型的、高強(qiáng)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(wǎng)的大小是 2 000 mm×1 000 mm，其中網(wǎng)格的尺寸是100 mm×100 mm，對鋼筋進(jìn)行加工就形成了鋼筋網(wǎng)，鋼筋的規(guī)格是Φ6 mm，相鄰網(wǎng)搭接的長是100 mm，在各個網(wǎng)格中都有聯(lián)網(wǎng)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(guān)要求

在擰緊錨桿時，所使用的工具一定是力矩扳手或風(fēng)炮，能夠使其緊固力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)合格的，要在距離原眼位有300 mm 的地方進(jìn)行再次打設(shè)；錨索的錨固力與預(yù)緊力要在513 kN、300 kN 以上。在支護(hù)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(jìn)行補(bǔ)打與再次鋪網(wǎng)。把綜掘機(jī)本身的長度和橋式轉(zhuǎn)載機(jī)本身的長度與輔助運(yùn)輸?shù)挠嘘P(guān)影響進(jìn)行考慮，對巷道的初噴與復(fù)噴之后滯后的工作面長度進(jìn)行了規(guī)定，其長度分別在50 m、300 m 以下[6-7]。若有破碎發(fā)生在頂板或地質(zhì)發(fā)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(shí)與平整、沒有鋼筋網(wǎng)與墻基漏在外面，自1 m 的區(qū)域中凸凹要在50 mm以下。由于要對硂強(qiáng)度進(jìn)行保證，一定要定期養(yǎng)護(hù)，并且養(yǎng)護(hù)所使用的措施是噴層，養(yǎng)護(hù)的時間是3 d，1 d所噴水的次數(shù)要在1 次以上。

4 結(jié)語

在掘進(jìn)東二采區(qū)的皮帶巷上倉時，要對掘進(jìn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)管理，這樣不僅加快了巷道掘進(jìn)速度，確保了礦井采掘能夠很好的銜接。當(dāng)錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)被用于巷道之后，就要觀測巷道圍巖的改變狀況，從觀測結(jié)果中得知：在巷道掘進(jìn)之后，有積累期出現(xiàn)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(jìn)到一個比較穩(wěn)定的時期，從此之后，圍巖的變形量大致上就會比較穩(wěn)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?shù)装宓囊平康淖畲笾捣謩e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(hù)是有效與可靠的，沒有形成巷道失去穩(wěn)定的狀況，使巷道支護(hù)與快速掘進(jìn)的目的得以實(shí)現(xiàn)，確保了生產(chǎn)的安全性，提高了經(jīng)濟(jì)效益。