李長(zhǎng)勇

(西山煤電(集團(tuán))公司東曲礦，山西 古交 030200)

西山煤電(集團(tuán))公司東曲礦是一座年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力400萬(wàn)t的現(xiàn)代化大型礦井，其采用平硐斜井混合開(kāi)拓，傾斜長(zhǎng)壁采煤法開(kāi)采，主要煤層有太原群和山西組 2#、4#、8#、9#煤，煤種為焦煤、瘦煤和貧煤。為了能夠提高煤炭的洗選回收率，在有限的資源條件下實(shí)現(xiàn)礦井效益的最大化，在礦井資源的合理開(kāi)發(fā)利用上，必須及時(shí)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行多煤層同時(shí)開(kāi)采，給采掘巷道布置及支護(hù)技術(shù)增加了難度，特別是近距離層相鄰工作面受采動(dòng)影響下大斷面巷道的安全快速施工是一項(xiàng)新的技術(shù)難題。

1 問(wèn)題的提出

東曲礦14216工作面南東、南西為未規(guī)劃區(qū);北西為剛回采的14214工作面;北東為二采4#煤2號(hào)進(jìn)風(fēng)運(yùn)料巷。該面上覆有12218工作面、新22106工作面、22108工作面采空區(qū)，其與相隔層2#間距僅為4.0～4.30 m，在施工此工作面切眼時(shí)，既受近距離上方采空區(qū)的影響，又受到相鄰工作面采動(dòng)影響。在兩者的作用下，施工過(guò)程中頂板壓力較大，普通的支護(hù)方式及傳統(tǒng)的施工工藝不能滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的要求。

2 地質(zhì)條件

2.1 煤層賦存情況

該工作面煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。煤層厚度在1.50～3.90 m，平均厚度3.3 m，煤層中部夾1～3層的薄層泥巖，煤層厚度變化較大，屬較穩(wěn)定煤層。煤層傾角2°～8°，平均傾角5°，煤質(zhì)為瘦煤。

2.2 頂?shù)装鍘r性

頂?shù)装鍘r性見(jiàn)表1。

表1 頂?shù)装鍘r性情況表

3 切眼施工

3.1 切眼概況

切眼主要用于采煤設(shè)備的安裝，并連接兩順槽，形成生產(chǎn)系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)，其長(zhǎng)度為162 m。

3.2 切眼斷面及支護(hù)形式

1)該切眼設(shè)計(jì)斷面為矩形斷面，寬8 000 mm，高2 900 mm，采用錨棚聯(lián)合支護(hù)。

2)切眼施工工藝及永久支護(hù)形式。

a)切眼采用二次成巷的施工方式，一次成巷靠落山側(cè)施工;按矩形斷面，即:上寬4 500 mm、下寬4 500 mm、凈高3 000 mm進(jìn)行掘進(jìn)施工，采用棚錨聯(lián)合支護(hù)形式，錨桿成矩形布置每米打設(shè)5根;間排距為950 mm×1 000 mm;錨索每米2根;架棚采用“一梁兩柱”木棚，接口呈鴨嘴型，棚距1.0 m，棚梁與錨桿均勻布置，勾頂背板6道，點(diǎn)柱規(guī)格:d≥180 mm，L2 800 mm，點(diǎn)柱間距為1.0 m。

b)第二次成巷按矩形斷面，上寬3 500 mm、下寬3 500 mm、凈高3 000 mm進(jìn)行擴(kuò)幫作業(yè);錨桿每米4根;間排距950 mm×1 000 mm;錨索每米2根;架棚采用“一梁兩柱”木棚，接口呈鴨嘴型，棚距1.0 m，棚梁與錨桿均勻布置，勾頂背板6道，點(diǎn)柱規(guī)格:d≥180 mm，L2 800 mm，點(diǎn)柱間距為1.0 m。

切眼斷面支護(hù)圖見(jiàn)圖1，切眼支護(hù)展開(kāi)圖見(jiàn)圖2。

圖1 切眼斷面支護(hù)圖

c)切眼開(kāi)口采用掘進(jìn)機(jī)拐彎自行開(kāi)口的方式:準(zhǔn)備開(kāi)口前5 m，需在順槽前進(jìn)方向的右手幫進(jìn)行抹斜角0.4～0.8 m，右頂端空頂距離夠0.4 m 時(shí)，必須加打1根帶木托盤(pán)錨桿進(jìn)行及時(shí)支護(hù)。

d)所打錨索長(zhǎng)度根據(jù)層間距進(jìn)行確定，即巷道每施工100 m或發(fā)現(xiàn)頂板有變化時(shí)由該礦地測(cè)科對(duì)頂板打設(shè)探眼，根據(jù)頂板巖性及層間距切頂錨索長(zhǎng)度，確保錨索支護(hù)有效。

3.3 切眼支護(hù)安全事項(xiàng)

1)臨時(shí)支護(hù)注意事項(xiàng)。

巷道架棚施工中采用吊掛式前探梁臨時(shí)支護(hù)，吊環(huán)由20#圓鋼熱加工而成;前探梁由一對(duì)10#槽鋼對(duì)焊而成，數(shù)量2根，長(zhǎng)度4.5 m，每根前探梁上3道吊環(huán);吊環(huán)采用錨鏈架固定。

圖2 切眼支護(hù)展開(kāi)圖

a)使用前檢查吊環(huán)、前探梁質(zhì)量情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換。

b)移前探梁前，必須進(jìn)行敲幫問(wèn)頂，處理掉頂幫浮矸危巖。

c)移前探梁時(shí)，先松開(kāi)前探梁吊環(huán)，取出墊板，取下最后一對(duì)吊環(huán)移到工作面第一支架上，把前探梁穿入吊環(huán)內(nèi)推移到工作面，然后把待架梁按1.0 m的間距放在前探梁上擺好調(diào)平，梁與頂板相距1塊背板厚度的間隔，最后按標(biāo)準(zhǔn)穿上背板，打緊背板木楔，如果頂板冒落較高，可用“井”字型木垛接頂。

d)調(diào)平梁的同時(shí)，由墊板木楔把前探梁和吊環(huán)固定牢固。

e)前探梁應(yīng)對(duì)稱(chēng)于巷道中心，兩梁相距2.0 m。

f)臨時(shí)支護(hù)必須架設(shè)牢固有效，嚴(yán)防前探梁脫落傷人事故發(fā)生。

g)臨時(shí)支護(hù)最大控頂距1.2 m，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。

2)永久支護(hù)注意事項(xiàng)。

a)一循環(huán)截割成型后，首先進(jìn)行敲幫問(wèn)頂工作，將頂幫活矸危巖處理干凈之后，將2根前探梁按規(guī)定前移到工作面。

b)由班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮，至少5～6人配合作業(yè)，將木棚梁按照1 m的間距放置于兩前探梁上，然后將勾頂背板按規(guī)定勾設(shè)好，棚梁兩端頭處各勾設(shè)一道，其余4道背板均勻勾設(shè)，勾頂背板必須打緊背牢，接頂嚴(yán)實(shí)，嚴(yán)防棚梁脫落砸傷人員，局部冒頂高處，用“井”字型木垛勾頂，確保接頂嚴(yán)實(shí)無(wú)漏頂現(xiàn)象。

c)架設(shè)好臨時(shí)支護(hù)后，首先看好中線(xiàn)，并按中線(xiàn)拉三角線(xiàn)找正架棚方向，確定棚腿位置，挖出柱窩，清出實(shí)底，柱窩深度100 mm，挖好柱窩后方可樹(shù)腿。

d)立腿時(shí)，由班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮，2～3人配合作業(yè)，必須保證梁、腿鴨嘴接口結(jié)合嚴(yán)密，同時(shí)，必須做到作業(yè)中有專(zhuān)人護(hù)腿，嚴(yán)防棚腿傾倒傷人。

e)棚子架起后，按規(guī)定在相鄰兩架棚子棚腿間左右兩幫各打設(shè)兩道拉木，之后，松開(kāi)前探梁，棚梁重量全部落于棚腿上，在梁、腿接口處各打設(shè)兩道耙釘，最后對(duì)勾頂背板進(jìn)行重新緊固。

f)所架棚子必須構(gòu)件齊全，各道背板必須打緊背牢，不得出現(xiàn)左右邁步，前傾后仰，棚梁傾斜，棚腿站出，背板松動(dòng)，拉木不全等不符合規(guī)定的現(xiàn)象。

g)架設(shè)棚子時(shí)，水平巷道中，棚子必須垂直于頂板架設(shè)，傾斜巷道中，棚子向巷道上山方向傾斜巷道坡度的1/6～1/8，確保棚子迎山有力。

h)所架棚梁長(zhǎng)4 500 mm，高2 850 mm，中間棚腿距落山幫側(cè)3 900 mm處打設(shè)。

4 經(jīng)驗(yàn)及效果分析

1)近距離煤層在相鄰工作面采動(dòng)影響下，巷道受上部采空區(qū)壓力、采空區(qū)煤柱的集中應(yīng)力及采動(dòng)影響，加之切眼垮度較大，使得巷道施工過(guò)程中壓力顯現(xiàn)明顯，通過(guò)采用錨棚聯(lián)合支護(hù)，即主動(dòng)與被動(dòng)支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)方式，對(duì)圍巖施加預(yù)緊力，即使圍巖有一定的變形量，但變形量可控制在一定范圍內(nèi)，有效地改善了圍巖的狀態(tài)，增加了圍巖的整體性和自身承載能力，減少了巷道圍巖變形，解決了近距離煤層受相鄰工作面采動(dòng)影響大斷面巷道施工的支護(hù)難題，為類(lèi)似的地質(zhì)條件及采掘巷道布置設(shè)計(jì)提供了一定的經(jīng)驗(yàn)。

2)掘進(jìn)機(jī)自行拐彎開(kāi)口施工切眼，與傳統(tǒng)的爆破工程相比，施工速度快，巷道成型好，勞動(dòng)強(qiáng)度小，并且作業(yè)人員較為安全。

3)大斷面切眼分次成巷，人為縮小了巷道的垮度及斷面，易于對(duì)頂幫進(jìn)行管理，盡管需二次施工，但是建立在首次施工支護(hù)的基礎(chǔ)之上，為安全施工提供了必要的條件。

4)切眼的安全快速施工為此類(lèi)工作面大型設(shè)備的快速安裝奠定了基礎(chǔ)，緩解了采掘、安裝銜接緊張的局面，同時(shí)為東曲煤礦實(shí)現(xiàn)多煤種同時(shí)開(kāi)采，在有限的資源條件下實(shí)現(xiàn)效益的最大化提供了條件，效果顯著，值得推廣應(yīng)用。