范寶強

潞安溫莊煤業(yè)是一座設計生產(chǎn)能力1.2 Mt/年的礦井，150201綜采輕放工作面位于15號煤層2采區(qū)，走向長度580 m，工作面傾斜長140 m，煤厚 4.35 m ～5.37 m，平均厚 4.6 m，煤層傾角5°～14°，平均為8°。15號煤層偽頂為泥巖，直接頂為砂巖，平均厚度6.16 m，老頂為粉砂巖。為保證工作面正常銜接，及時安裝采煤機組、液壓支架，采煤作業(yè)時人員行走安全、通風良好，設計了150201工作面切眼，現(xiàn)將該切眼的施工技術介紹如下。

1 概況

150201工作面切眼設計為矩形斷面，寬7 m或6 m，高2.5 m，凈斷面19 m2。

2 施工工藝

2.1 掘進與支護

1)掘進條件制約，7600mm寬的切眼不可能一次掘夠寬度。采用導硐與刷幫結合方式:先施工4400mm寬，后擴幫3200mm寬，高度一次成巷。首先選用ABM20S型掘錨一體機及配套設備導硐施工。使用ABM20S型掘錨一體機完成割煤和裝煤及臨時支護、永久支護工序，破碎機破碎、轉運。具體為:每次掘進前，司機將掘錨一體機調整到巷道前進方向的中間位置，按由左向右，由上向下的順序割煤，逐步擴大到設計斷面4400mm的要求。循環(huán)截割深度不大于1000mm。截割下的煤落在裝煤鏟板上，同時圓盤耙桿連續(xù)運轉，將煤炭送入刮板輸送機并轉載至150201回風順槽破碎機處，再利用150201皮帶輸送機轉運至1502運輸大巷處的皮帶輸送機運出。采用掘錨機自帶頂護板完成臨時支護，最大控頂距離為2300mm。每一循環(huán)截割完畢后施工人員將鋼筋網(wǎng)及鋼筋托梁放在頂板液壓支撐架橫梁上，然后靠兩個液壓缸頂起液壓支撐架到頂板。兩個尾部液壓穩(wěn)定架缸穩(wěn)定住掘錨機，并且輔助支撐頂板。在液壓缸頂起液壓支撐架到頂板的同時，錨桿機開始永久支護工作。截割結束并進行臨時支護后，開始進行頂、幫永久支護。頂錨桿及兩幫最上兩排錨桿緊跟迎頭，兩幫錨桿中最下兩排錨桿滯后迎頭不得超過15 m。錨索永久支護滯后工作面迎頭不得超過30 m。

2)在距離4400mm導硐成巷施工50 m之后(掘進機滯后掘錨一體機的距離不小于50 m)，采用S150J型掘進機進行3200mm的擴幫施工，采用由下向上左右循環(huán)截割。通過掘進機將煤運輸至切眼導硐掘進使用的刮板輸送機運出。采用金屬前探梁平行前移至工作面進行臨時支護，循環(huán)進度為1000mm，最大控頂距離為1800mm。截割結束并進行臨時支護后，及時進行頂、幫永久支護。錨索永久支護滯后迎頭不得超過30 m。

2.2 頂幫管理

2.2.1 支護形式

1)采用“高強錨桿+鋼筋托梁+網(wǎng)+玻璃鋼錨桿+錨索”聯(lián)合支護。支護材料為頂板采用螺紋鋼錨桿、工作面推進方向煤幫采用玻璃鋼錨桿、擴幫側老塘煤幫采用圓鋼錨桿、鋼絞線錨索、鐵托板、鋼筋托梁、金屬網(wǎng)、木托板，塑料網(wǎng)等。

2)當利用掘錨機導硐掘進4400mm寬巷道時，巷幫布置φ20×2000mm的玻璃鋼錨桿，間排距為1000mm×1000mm，每根錨桿安裝2支Z2350的樹脂藥卷;頂板采用φ20×2500mm的螺紋鋼樹脂錨桿，錨桿間排距為800mm×800mm，每根錨桿安裝4支Z2350的樹脂藥卷，每根錨桿使用一塊150mm×150mm×10mm鐵托板。

3)當利用掘進機二次施工切眼寬度符合要求后，擴幫側老塘煤幫使用φ20×2000mm圓鋼錨桿，間排距為1000mm×100mm，每根錨桿安裝2支Z2350的樹脂藥卷，每根錨桿使用一塊400×200×50木托板配合一塊150mm×150mm×10mm鐵托板;頂板采用φ20×2500mm的螺紋鋼樹脂錨桿，錨桿間排距為800mm×800mm，每根錨桿安裝4支Z2350的樹脂藥卷，每根錨桿使用一塊150mm×150mm×10mm鐵托板。

4)錨索規(guī)格為φ17.8mm，鋼絞線長8300mm，錨索間排距為1800mm×2000mm。導硐施工時距切眼左幫200mm，2000mm和3800mm處補打錨索，錨索托梁長度為2200mm;二次擴幫施工時，距切眼右?guī)?00mm，2000mm處補打錨索，錨索托梁長度為3800mm，2200mm的錨索托梁支護距離迎頭不超過30 m，4400mm的錨索托梁支護距離迎頭不超過50 m。施工達寬度后在切眼中間支設1排單體液壓帶帽點柱，間距為1000mm。最終成巷后巷寬7600mm，總支護布置為:頂板錨桿9根/排、兩幫錨桿3根/排、錨索5根/排、單體液壓支柱1根/m。

2.2.2 支護機理

1)導硐每掘進2.3 m后采用錨桿進行永久支護，擴幫每掘進1.8 m后采用錨桿進行永久支護，頂板短時暴露尚未下沉或未出現(xiàn)離層時就及時安裝上錨桿，進行懸吊、擠壓加固，保證淺部頂板的完整性及相對穩(wěn)定性。

2)錨索支護彌補了錨桿長度不足和預應力小的缺點，錨索預應力大、承載能力強。實質是把錨索深入到深部穩(wěn)定巖層中，對被加固的巖體預先施加壓應力，限制巖體的松動變形，從而保證圍巖穩(wěn)定。當錨桿支護形成的壓縮圈厚度小于松動圈厚度時，錨桿支護的懸吊作用減弱，頂板會離層脫落。再采用預應力錨索補強加固，錨索長度大、預應力高、快速承載能力強，形成壓縮圈厚度大，在較大預應力的作用下，把上部穩(wěn)定巖層和下部組成的巖層梁組合在一起，每根錨索周圍形成的壓縮區(qū)域彼此重疊，在復合頂板中形成一個厚度更大的均勻連續(xù)壓縮帶，各巖層面互相擠壓，層面摩擦大大增加，使復合頂板形成拱梁，從而有效的提高了頂板的整體性、穩(wěn)定性，加強了頂板的自承能力。

3 支護效果和經(jīng)濟分析

1)在圍巖應力集中與頂板破碎的巷道施工中，常采用錨桿打設與工字鋼架棚聯(lián)合支護方式，工人勞動強度大、支護費用高、工序復雜、進度慢。通過采用錨桿、錨索聯(lián)合支護代替工字鋼架棚支護的施工方式，既保證了施工安全又節(jié)約了成本。

2)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護，每米巷道支護費用降低約1300元，每年節(jié)約支護費用近5000多萬元，創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟效益。用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護，其運輸量、運輸環(huán)節(jié)及消耗量少，工人勞動強度大大降低。短掘短錨做到及時支護，消除了空頂作業(yè)，改善了安全環(huán)境，帶來顯著的社會效益。

3)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護，巷道斷面利用率提高15%，通風阻力大大下降，明顯的改善安全生產(chǎn)環(huán)境。

4 結語

1)在大斷面切眼掘進施工過程中，最重要的是支護技術。利用錨桿、錨索聯(lián)合支護形式是最好的一種選擇。錨索長度大、預應力高、快速承載能力強，不占巷道空間。既能滿足支護強度要求，又能保證安裝設備時不受支護影響。

2)除切眼外的其他巷道:如回風順槽、皮帶順槽等巷道的支護均采用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護形式，既保證了施工安全又提高了效率。從150201切眼施工分析，從巷道開掘到設備安裝結束的3個月時間里，巷道頂板沒有出現(xiàn)大量下沉或冒頂事故。從工作面開采過程來看，兩順槽超前段采用較簡單的超前維護即可保持頂板完整、無明顯下沉。充分說明采用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護形式，規(guī)格、參數(shù)等均能滿足現(xiàn)有頂板管理要求，這種支護技術值得全面推廣應用。

［1］ 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2010.