高戰(zhàn)平

摘要：在對(duì)松軟厚煤層進(jìn)行施工作業(yè)的過程中，采用聯(lián)合支護(hù)技術(shù)對(duì)該工作面切眼進(jìn)行支護(hù)處理，進(jìn)而確保采面安裝、回采的安全性。本文通過分析闡述二1-21070（里）采煤工作面位置及地質(zhì)構(gòu)造、切眼支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)等，同時(shí)提出相應(yīng)的政策建議，為松軟厚煤層施工提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鋼支護(hù) 大斷面 擴(kuò)切眼

1 礦井概況

平煤股份朝川礦一井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為60萬(wàn)噸/年，斜井多水平上下山開拓方式。開采二1煤層，煤層厚度1～12m，平均厚度為5.8m。煤層自燃傾向性為Ⅱ級(jí)，屬自燃礦井，自燃發(fā)火期12個(gè)月；煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)22.2～25.3%。絕對(duì)瓦斯涌出量2.85m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量3.29m3/t，為瓦斯礦井。

朝川礦一井二1-21070（里）采面位于二水平暗主斜井以東，二1-21070工作面以北，第四勘探線以西，采面南側(cè)為二1-21070工作面采空區(qū)，煤柱寬度8～10m，采面北、東、西側(cè)尚未采動(dòng)。該工作面標(biāo)高-185.0～-251.5m，可采走向長(zhǎng)度293m，采面傾斜長(zhǎng)度139m，可采面積40727m2，煤厚1～12m，平均厚度為5.8m，可采儲(chǔ)量32萬(wàn)噸。根據(jù)二1-21070（里）綜放工作面掘進(jìn)揭露資料統(tǒng)計(jì)，該面煤層厚度變化較大，煤厚1.0m～12m，平均5.8m。該工作面為綜合機(jī)械化放頂煤工作面，采用ZFY6800/17/32型掩護(hù)式放頂煤液壓支架和ZFG7600/17.5/35H放頂煤過渡液壓支架支護(hù)頂板，支架外形尺寸為（包括伸縮梁完全伸展尺寸）：6800mm×1430mm×1700mm和7600mm×1430mm×1750mm。

根據(jù)放頂煤工藝要求，二1-21070（里）采面切眼沿底板托頂煤施工，由于煤層松軟不能采用錨網(wǎng)+錨索支護(hù)，切眼支護(hù)采用工字鋼（12#）支護(hù)，上寬3355mm，下寬4411mm，凈高2684mm。

2 二1-21070（里）采煤工作面位置及地質(zhì)構(gòu)造情況

朝川礦一井二1-21070（里）采煤工作面地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，為南東-北西傾向的單斜構(gòu)造，傾向330°～20°，總體345°，煤層傾角6°～23°。該面煤層厚度變化較大，煤厚1.0m～12m，平均5.8m。無線電波透視分析報(bào)告顯示，采面內(nèi)推斷出一煤層傾角變化分界線，分界線以南傾角約20°，以北煤層傾角約4°。采面內(nèi)有一段受單斜構(gòu)造的影響區(qū)域，局部地段易造成破頂回采。該工作面直接頂板以砂質(zhì)泥巖為主，厚度平均5.4m，以砂質(zhì)泥巖為主，厚1.00～1.50m。老頂為中細(xì)粒砂巖，厚15.2m。預(yù)計(jì)直接頂初次垮落步距3～5m，基本頂初次來壓步距10～30m，基本頂周期來壓步距7～10m。頂板巖性組合特征基本頂級(jí)別為Ⅱ級(jí)，直接頂類別為Ⅲ類。該工作面煤層直接底板為灰色塊狀泥巖，厚度2.0m左右，老底為砂質(zhì)泥巖，厚度5.50m左右。

3 二1-21070（里）切眼支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

己16-17-21070（里）切眼總長(zhǎng)140m，布置在二1煤層內(nèi)，該段巷道地質(zhì)條件復(fù)雜、存在構(gòu)造，頂板松軟、破碎，頂板上覆直接頂板以砂質(zhì)泥巖為主，厚度平均5.4m，局部（東段）以砂質(zhì)泥巖為主，厚1.00～1.50m。直接頂易脫落、難以控制。

根據(jù)放頂煤工藝要求，二1-21070（里）采面切眼需沿底板托煤層施工，由于煤層松軟不能采用錨網(wǎng)+錨索支護(hù)，切眼支護(hù)采用工字鋼支護(hù)。切眼掘進(jìn)施工上凈寬度為3355mm，與風(fēng)巷貫通后，進(jìn)行擴(kuò)切眼。

擴(kuò)切眼支護(hù)采取工字鋼棚+錨索+木垛+點(diǎn)柱等聯(lián)合支護(hù)形式，切眼斷面跨度最大處為后出口，凈寬7257mm、凈高2684mm。中間斷面跨度為凈寬6857mm、凈高2684mm。支護(hù)材料主要為礦用12#工字鋼、錨索（規(guī)格為Φ17.8mm×8300mm）；整個(gè)切眼采用工字鋼棚交叉架設(shè)，棚距為500mm；木垛（規(guī)格：寬度1500mm×長(zhǎng)度2400mm）。點(diǎn)柱架設(shè)位置在工字鋼棚梁交接處正中打一排，小斷面切眼側(cè)和擴(kuò)切眼側(cè)距交錯(cuò)梁口1500mm位置各打一排。點(diǎn)柱間距每米一根。

4 二1-21070（里）面切眼施工

4.1 施工方法：切眼掘進(jìn)施工先掘進(jìn)小斷面切眼，上凈寬度為3355mm，下凈寬度4411mm，巷道高度2684mm，掘進(jìn)架設(shè)工字鋼棚時(shí)，錨索支護(hù)必須緊跟迎頭距離不超過2m，錨索采用矩形布置，間排距2000mm，每掘進(jìn)2m必須及時(shí)補(bǔ)打一排錨索。切眼與風(fēng)巷貫通后，在原有工字鋼棚（上凈寬度為3355mm，下凈寬度4411mm，巷道高度2684mm）基礎(chǔ)上，對(duì)切眼進(jìn)一步擴(kuò)寬，擴(kuò)寬寬度為4100mm，擴(kuò)寬后切眼中部?jī)魧挾葹?100mm，切眼下端頭段4.5m巷道需擴(kuò)至7257mm。在擴(kuò)切眼過程中，擴(kuò)寬處棚梁交接部位用U型卡連鎖為一體，并在交接部位下邊打設(shè)中柱；兩邊距交接處梁口1500mm位置各打一排點(diǎn)柱（液壓?jiǎn)误w支柱），并每隔7m（中見中）在兩棚搭接段架設(shè)一個(gè)木垛，頂板破碎時(shí)縮小木垛間距為每隔5m（中見中）。切眼上口處煤層厚，采用注水泥漿和打設(shè)8.3m錨索加固。

4.2 支護(hù)形式（臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)）。切眼掘進(jìn)和擴(kuò)切眼施工過程中必須采用金屬前探梁作臨時(shí)支護(hù)，工字鋼棚子對(duì)頭交錯(cuò)架設(shè)，金屬網(wǎng)、川桿護(hù)頂護(hù)幫，對(duì)頂板采用錨索配點(diǎn)柱支護(hù)形式進(jìn)行加固，梁頭交錯(cuò)處采用專用U型卡子連接，并在兩棚交錯(cuò)梁中間架設(shè)鉸接梁配單體柱對(duì)棚子進(jìn)行加固。每隔7m在棚子搭接段架設(shè)一個(gè)木垛（中見中），無木垛段施工中柱，中柱間距550mm，每十根少打一根以便于行人。錨索間、排距2m，施工時(shí)點(diǎn)柱、錨索緊跟迎頭，滯后不得超過3m。

4.3 支護(hù)規(guī)格。①切眼初次支護(hù)規(guī)格：凈口上寬：3355mm、凈高：2684mm。②切眼二次支護(hù)規(guī)格：上下端頭段凈口上寬4257mm、切眼中段凈口上寬度3857mm，凈高2700mm。③擴(kuò)切眼時(shí)工字鋼棚子對(duì)頭交錯(cuò)架設(shè)，搭接長(zhǎng)度600mm，擴(kuò)寬后保證巷道凈寬達(dá)到7257mm。凈高2700mm。梁頭交錯(cuò)處采用專用U型卡子連接，并保證連接牢固可靠。④錨索采用Φ17.8mm，長(zhǎng)度8300mm低松弛鋼鉸線，每根錨索外露長(zhǎng)度不大于350mm，托盤采用11#礦用工字鋼，長(zhǎng)度不小于600mm。錨索間排距2米，矩形布置，打錨索位置：首先上下端頭段靠老塘側(cè)628mm（擴(kuò)切眼中間段為428mm）錨索與頂板垂線呈15°夾角；其次棚梁交接側(cè)距離梁口1600mm錨索垂直頂板施工，錨索施工必須緊跟迎頭、保質(zhì)保量，錨索必須進(jìn)入硬巖（穩(wěn)定巖性）0.8m以上的深度，預(yù)應(yīng)漲拉力不小于25MPa，錨固力不小于200kN。⑤木垛架設(shè)采用兩個(gè)平行平面的坑木，坑木長(zhǎng)分別為1500mm、2400mm；木垛規(guī)格：寬度1500mm×長(zhǎng)度2400mm。木垛位置：兩棚交錯(cuò)梁中間。木垛必須打在實(shí)底上，接頂嚴(yán)實(shí)，不實(shí)處使用木楔打嚴(yán)打?qū)崳径獗仨氹S掘進(jìn)及時(shí)打好，滯后掘進(jìn)工作面距離不得超過10m。⑥點(diǎn)柱采用1.2m鉸接梁配2.8m單體液壓柱打設(shè)。點(diǎn)柱位置：棚梁交接處正中一排，小斷面切眼側(cè)和擴(kuò)切眼側(cè)距交錯(cuò)梁口1500mm位置各打一排。點(diǎn)柱間距：每米一根，點(diǎn)柱必須打在實(shí)底上，并接頂嚴(yán)實(shí)，不實(shí)處使用木楔打嚴(yán)打?qū)崳c(diǎn)柱緊跟迎頭，滯后不得超過3m。⑦擴(kuò)切眼時(shí)上下端口工字鋼梁采用特殊加工的工字鋼梁，即2根12#工字鋼梁并到一塊，進(jìn)行焊接，然后再用Φ10mm的鋼筋1根并一根的焊到12#工字鋼梁上，起加強(qiáng)筋的作用。

4.4 效果檢驗(yàn)。切眼通過使用以上聯(lián)合支護(hù)施工完成后，特別是擴(kuò)切眼后，巷道寬度達(dá)7257mm，不僅在施工上實(shí)現(xiàn)安全施工，而且在支護(hù)強(qiáng)度、斷面需求、運(yùn)輸需要等方面都得以保證。并于2012年11月初順利實(shí)現(xiàn)回采，在回采、安裝期間對(duì)切眼內(nèi)的支護(hù)材料75%進(jìn)行了回收，節(jié)約了可觀的支護(hù)費(fèi)用。該切眼托煤層大斷面支護(hù)的成功實(shí)施，為頂板破碎松軟或托煤層切眼特大斷面工字鋼支護(hù)安全施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

①此種聯(lián)合支護(hù)設(shè)計(jì)解決了托頂煤工字鋼支護(hù)切眼擴(kuò)大斷面的支護(hù)需要，支護(hù)強(qiáng)度滿足了需要。②在切眼支架安裝完成后，在工作面開始回采后，切眼內(nèi)67%的支護(hù)材料能夠得到回收，大大節(jié)約了支護(hù)成本。

存在問題及建議：該工作面切眼支護(hù)實(shí)施聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，確保了采面安全安裝、回采。但在回收切眼內(nèi)支護(hù)材料時(shí)，由于切眼支護(hù)材料多、雜，因此工序繁雜。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐輝，李永富.大跨度煤巷軟巖頂板控制技術(shù)研究與實(shí)施[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（07）.

[2]李冬，陳輝，趙長(zhǎng)青.差異化支護(hù)在煤礦中的應(yīng)用與推廣[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（07）.

[3]狄磊.工作面大傾角掘擴(kuò)切眼頂板管理技術(shù)研究[J].科技風(fēng)，2012（02）.endprint