大傾角開切眼導硐上山施工工藝實踐

▊ 文/郭建龍

在煤炭采掘生產實踐中，大傾角開切眼由于受坡度限制，導致向上運輸出煤困難。中國華能華亭煤業集團赤城煤礦面對1502-1工作面43°大傾角開切眼施工難題，通過采用分層爆破、臺階式掘進方法，從下向上進行導硐施工，探索出了一套行之有效的大傾角開切眼導硐上山施工工藝及方法，取得了良好的安全及經濟效益。

一、工程概況

赤城煤礦1502-1工作面位于一采區二區段上分層，區內主采煤層為5-2煤，煤層厚度為7.5～16m，平均為11m，煤層傾角為36°～53°，煤層硬度f=2～3，節理發育。5-2煤含3～12層夾矸，夾矸多為灰白色砂質泥巖和灰黑色碳質泥巖，厚度在0.1～1.5m之間，其中1.5m的夾矸為灰黑色碳質泥巖。煤體裂隙發育，大部分已被灰白色鈣質薄膜充填，個別地段間有黃鐵礦薄膜。

開切眼位于8～9號勘探線間，東南部毗鄰5-2煤隱伏露頭，地面標高位于1239～1300m之間，井下標高位于662.029～725.500m之間，傾斜長度為117.5m。開切眼斷面為矩形，掘寬8.0m，掘高3.2m，掘進面積25.6m2，采用錨網索+木垛+抬棚鋼梁聯合支護；導硐寬×高為3.5m×3.2m，支護方式為錨網索+抬棚鋼梁聯合支護。

二、施工方案

由于煤層傾角為36°～53°，開切眼傾角為43°，1502-1工作面開切眼掘進采用先從老塘幫側自下而上導硐貫通，以解決掘進出煤問題，再從開采幫側進行二次擴掘成巷、炮掘施工形成開切眼；導硐采用人工打眼、分次爆破臺階式掘進、搪瓷溜槽配合刮板輸送機出煤；錨網索支護+抬棚鋼梁補強支護頂板。

三、施工工藝

1.掘進方式

（1）導硐開口段掘進施工方法。導硐開口前先對開口段1502-1運輸順槽巷頂部進行補強支護，對帶式輸送機、纜線、管路、照明等設施采取保護措施后，采用全斷面一次爆破的方式施工。在開口段，人工將煤翻入帶式輸送機外運，掘進6～12m后安裝40T刮板輸送機與帶式輸送機搭接形成出煤系統。

（2）導硐掘進施工方法。上山導硐掘進過程中由于切眼坡度為43°，為消除迎頭片幫煤掉落傷人的風險及便于支護作業，導硐掘進采用分層爆破臺階式掘進。在距離迎頭2～3m位置設置攔矸網，攔截茬面落煤，防止迎頭落煤飛濺傷人，同時形成較為平坦的作業平臺。掘進時，先掘進上部2.2m，待頂部及兩幫高處支護完畢后，通過設置在溜槽側的放煤口放出攔矸網中積煤，再掘下部1m，依次循環。上山掘進迎頭每前進1.5m延伸一次搪瓷溜槽，每前進2m鋪設一次行人臺階，每前進3m延伸一次行人隔離帶安全設施及攔矸網。

2.掘進工藝

導硐炮掘施工工藝流程：導硐前的準備工作→敲幫問頂→延伸中腰線→打眼→瓦斯檢查→裝藥→聯線→瓦斯檢查→撤人警戒→爆破→排炮煙→瓦斯檢查→灑水消塵、敲幫問頂→臨時支護→頂板及兩幫上部永久支護→出煤→打眼→瓦斯檢查→裝藥→聯線→瓦斯檢查→撤人放警戒→爆破→排炮煙→瓦斯檢查→灑水消塵、敲幫問頂→打注兩幫下部錨桿并鋪設網→清理工作面（完成一個循環）。

3.落煤、支護工藝

（1）落煤工藝。為防止爆破后茬面煤塊飛濺滾落，在茬面后方2～3m位置設置攔矸網，攔截爆破落煤，同時形成便于人員作業的平臺。掘進時先爆破上部2.2m，頂部及兩幫高處支護完成后從溜槽側放出積煤，再爆破下部1m，依次循環。

（2）出煤工藝。在導硐開口圓弧過渡段，采用人工將煤翻入帶式輸送機外運，掘進6～12m后安裝40T刮板輸送機與帶式輸送機搭接形成出煤系統。掘進20m后安裝搪瓷溜槽與刮板輸送機搭接形成出煤系統。

（3）臨時支護工藝。導硐掘進期間，工作面拱頂部位打3～5根與工作面夾角成75°的超前支護錨索控制頂板，同時在茬面中部位置以43°仰角“三花”打注3根Φ21.6mm×7300mm的錨索，配合護幫網控制迎頭片幫。每次放炮前拆除護幫網，放炮后及時恢復護幫網，并將錨索張緊，使護幫網緊貼迎頭煤壁，防止煤壁片幫。

（4）永久支護工藝。臨時支護后及時打注頂板錨桿及錨索，再打注幫部錨桿。支護順序為先頂后幫，頂部支護由中間向兩側進行，幫部支護由上向下進行。之后，在茬面3.2m采用DW-3.5m單體液壓支柱配合3.2m“π”型梁“一梁四柱”支設傾向抬棚補強支護頂板。

四、安全防護措施

1.頂板安全防護

防止掘進期間出現冒頂，采用超前支護對巷道頂板進行支護，每次爆破落煤后，工作面拱頂部位打3～5根與工作面夾角成75°的超前支護錨索控制頂板，同時為防止爆破及頂板來壓撕裂頂部金屬網導致頂板漏冒及大塊煤飛濺、滾落傷人，頂部鋪雙層金屬網支護。

2.導硐掘進期間茬面防護

（1）迎頭防片幫措施。切眼在導硐掘進期間，在茬面以43°（開口段20°）仰角打注3根Φ21.6mm×7300mm的錨索，配合鋼筋護幫網控制迎頭片幫。護幫網使用Φ16mm鋼筋作為骨架和Φ6.5mm網孔規格為50mm×50mm鋼筋網焊接加工。3根Φ21.6mm×7300mm錨索“三花”布置并平行切眼坡度打注，利用錨索托板將護幫網片牢牢固定在掘進茬面，隨著工作面掘進循環及時張緊錨索。每掘進5個循環（4.0m）后重新布置一組錨索。每次放炮前拆除鋼筋護幫網，放炮后及時恢復鋼筋網，并將錨索張緊，使鋼筋網緊貼迎頭煤壁，防止迎頭片幫。

（2）迎頭防煤塊飛濺滾落措施。茬面采用φ48mm鋼管、φ6.5mm鋼筋網、φ3.5m m菱形金屬網、φ12.5mm鋼絲繩設置擋矸網，擋矸網向溜槽方向傾斜設置以便于出煤。搭設擋矸網時，先分別使用2根φ48mm鋼管橫向設置、2根φ48mm鋼管豎向設置，形成骨架；在鋼管骨架后先后鋪設100mm網格φ6.5m m鋼筋網和50 m m網格φ3.5mm菱形金屬網；最后在鋼管骨架后設置兩道φ12.5mm鋼絲繩加固擋矸網，鋼絲繩通過布置在幫部φ21.6mm×4500mm錨索固定。

3.底板安全防護

因煤層節理發育、夾矸較多，掘進過程中局部底板下滑嚴重。為保證切眼高度及后期液壓支架安全安裝，采用φ6.5mm、網孔150mm×150mm的鋼筋網片和φ3.5mm菱形金屬網，配合φ22mm×2400mm高強螺紋鋼錨桿打注底錨，加固支護底板，防止底板下滑造成切眼高度超高和坡度不統一及大塊煤飛濺滾落傷人。

4.刮板輸送機、搪瓷溜槽防滑措施

（1）刮板輸送機及搪瓷溜槽安設在上山方向刷擴幫側，溜槽外邊緊貼擴刷側。刮板輸送機機頭用12號工字鋼焊接機頭架，機頭架與刮板輸送機機頭連接固定，機頭部打壓柱固定并使用φ12.5mm鋼絲繩雙股將刮板輸送機機頭兩側向后固定于巷道底板錨桿上。刮板輸送機每隔1節溜槽設置1節專用注錨溜槽，即在溜槽兩側底槽邊焊接鋼托板（長×寬×厚=100mm×100mm×10mm），中孔直徑為24mm，用于打注底錨固定溜槽。刮板輸送機機尾兩側打注φ22mm×2400mm普通錨桿進行錨固。

（2）搪瓷溜槽安設時用8號鐵絲將其首尾相連，每隔2節溜槽1節打注1根φ22mm×2400mm底錨固定溜槽。

5.切眼導硐掘進期間行人安全防護

（1）切眼在導硐掘進期間，在距離老塘側幫部20 0 0 mm處沿傾向支設抬棚進行補強支護，抬棚采用DW-3.5m單體液壓支柱配合3.2m“π”型梁“一梁四柱”支設。然后在距離老塘側800mm位置處沿傾向每隔3m打設一根單體液壓支柱，全斷面掛防護網封閉形成隔離網。隔離網內每隔10m設置一道安全門，行人通過時打開，通過后及時關閉，以攔截下滑滾落的煤（矸），防止傷人事件發生。

（2）隔離網形成后，在導硐行人側（老塘側）鋪設行人臺階，行人臺階采用廢舊錨桿和鋼筋托梁加工，臺階面使用鋼板焊接。行人臺階每隔2m打注底錨固定。

（3）在行人側上行右幫部敷設一趟Φ20mm麻繩作為行人扶手，并每隔1.6m牢固綁扎至老塘側金屬網及鋼筋托梁上。