高建洋

（大同煤礦集團朔煤小峪煤業(yè)有限公司，山西 朔州 038300）

1 工程概況

小峪煤礦5102巷位于南I盤區(qū)北翼，沿16#煤層掘進，煤層總厚度7.29～8.78 m，平均厚7.94 m。煤層結(jié)構(gòu)從上到下分別為：煤、泥巖、煤、高嶺巖，煤。其中上段煤2.98～3.77 m，均厚3.35 m，泥巖厚0.20 m，中段煤厚0.35～0.52 m，均厚0.42 m，高嶺巖厚1.04～2.15 m，均厚1.44 m，下段煤厚2.29～2.84 m，均厚2.53 m。直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為2 m，普氏硬度系數(shù)為4～5，直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度為3 m，普氏硬度系數(shù)為4～5，老底為中粒砂巖，厚度為6 m，普氏硬度系數(shù)為5～6，見表1。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

5102巷設(shè)計為矩形斷面，寬3.6 m，高3.2 m，掘進斷面積為11.52 m2，為8102回采工作面回風(fēng)巷道同時兼做材料運輸巷。5102巷對應(yīng)地表位于大河溝北部、大河灣西部，大西溝支溝發(fā)育，屬季節(jié)性河流，對掘進無影響。地表無任何建筑物，地面標(biāo)高+1 235～+1 295 m，工作面標(biāo)高+1 160～+1 147 m。

2 物探及超前鉆探設(shè)計

為了預(yù)防巷道掘進期間事故的發(fā)生，巷道在掘進過程中均遵循“有掘必探，先探后掘”的原則，在掘進工作面進行超前物探及鉆探以消除水患，確保安全。5102巷在巷道掘進期間分別采用了直流電法及瞬變電磁法進行物探作業(yè)。

2.1 直流電法

巷道掘進時，每間隔120 m對工作面前方進行一次直流電法探測，探測結(jié)果表明安全后巷道可掘進80 m，然后再進行下一次探測。施工過程中采用A、M、N三極測深裝置，分別將無窮遠電極B放置于5～10倍的探測距離位置處，相對固定測量電極M、N，然后不斷移動電極A在不同位置進行探測，并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，最終達到由近及遠、由淺到深的測量目的。探測時，首先使用三極電測深裝置在掘進工作面迎頭同一測點逐次增大供電電極距，使得探測深度逐漸加大，最后獲得觀測點處垂直方向上視電阻率的變化情況。

2.2 瞬變電磁法

在采用瞬變電磁法時，在距離掘進工作面迎頭14 m位置處開始布置測點進行探測，一般布置25個探測點（異常區(qū)可進行適度加密），最少不得少于11個測點，掘進過程中每間隔12 m進行一組探測。探測時，發(fā)射天線的法線方向朝向工作面迎頭，每個探測點分別布置三個探測方向，分別探測向上45°、水平方向、向下45°（特殊情況根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境進行設(shè)計），見圖1。

圖1 巷道豎直測點施工

物探結(jié)束后，工作面采用鉆探的方式對采用直流電法及瞬變電磁法得到的物探結(jié)果進行驗證，以確保工作面掘進過程中無水害威脅。若物探結(jié)果顯示掘進迎頭無異常，則按照本設(shè)計進行鉆探驗證，若物探結(jié)果顯示有異常，應(yīng)針對異常范圍另外設(shè)計鉆孔。第一孔鉆探工作結(jié)束后，首先觀察鉆孔情況，未發(fā)現(xiàn)異常則進行下一孔的鉆探工作。使用ZYJ－380/210液壓架柱式回轉(zhuǎn)鉆機進行鉆探作業(yè)，鉆桿及鉆頭分別選用Φ=42 mm和Φ=65 mm。鉆探作業(yè)時，鉆孔沿16#煤層鉆進，每組鉆孔鉆探結(jié)束后，工作面向前掘進30 m，留30 m超前距離。

3 巷道支護技術(shù)設(shè)計

3.1 臨時支護方式

掘進工作面臨時支護使用綜掘機載超前支架進行作業(yè)，見圖2。工作面綜掘機完成截割裝載作業(yè)后，將綜掘機截割頭放下，同時將用于支護的金屬網(wǎng)放置于頂架上并用磁鐵吸好。臨時支護作業(yè)時，綜掘機向前推動主架和頂架，使主架和頂架由原來的折合狀態(tài)打開到預(yù)先設(shè)定好的位置和角度再抬升主架，當(dāng)主架抬升至頂板后把金屬網(wǎng)壓緊在巷道頂板上。支護結(jié)束后，先將主架下降到最低位置，再將主架和頂架收回至掘進機位置。當(dāng)綜掘機載超前支架接頂不足60%時，沒有接頂?shù)膮^(qū)域必須使用道木備實壓緊。掘進機每個循環(huán)進尺長度為0.9 m，永久支護最大空頂距為1.2 m，最小空頂距為0.3 m；巷道兩幫支護最大滯后距離為7 m，錨索空頂距必須小于錨索間距。

圖2 綜掘機載超前支架

3.2 永久支護設(shè)計

5102巷支護形式為：錨桿+錨索+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護方式，見圖3。頂板布置錨桿5排，錨桿間排距設(shè)置為0.9 m×0.9 m。錨索布置方式為三花眼式，排距為1.2 m，一排錨索布置于巷道的中心位置，錨索間距為1.8 m。頂板錨桿為Φ20 mm×2 200 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨索為Φ17.8 mm×7 500 mm鋼絞線。每根錨桿分別配一支CK2335樹脂藥卷、一支K2360樹脂藥卷，每根錨索分別配備一支CK2335樹脂藥卷、兩支K2360樹脂藥卷。巷道錨桿托板為用170 mm×170 mm×10 mm的拱型預(yù)應(yīng)力鐵托板，錨索托板為300 mm×300 mm×14 mm方形鐵托板。在巷道兩幫各布置錨桿3排，錨桿間排距設(shè)置為0.9 m×1.0 m。其中，上排錨桿距離巷道頂板0.3 m，下排錨桿距離巷道底板0.9 m。兩幫采用Φ18 mm×2 000 mm圓鋼錨桿，每根錨桿配備一支K2360型樹脂藥卷，錨桿托板為100 mm×100 mm×8 mm的鐵托板。

圖3 5102巷支護參數(shù)

3.3 應(yīng)用效果

截至2018年2月16日，5102巷道已掘出，巷道平均掘進速度達到200 m/月，掘進速度較采用新工藝前提高約30%，每米進尺支護成本降低278元，工人勞動強度大幅降低，為工作面的早日投產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，取得了顯著經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

對小峪煤礦5102巷道掘進及支護技術(shù)進行總結(jié)分析。巷道掘進期間分別采用了直流電法及瞬變電磁法進行超前物探，并通過鉆探進行驗證。在巷道支護設(shè)計上提出了采用機載前探裝置進行掘進頭的臨時支護，解決了長期以來掘進工作面臨時支護效率低、作業(yè)強度高及危險程度高等問題。掘進速度較采用新工藝前提高約30%，每米進尺支護成本降低278元，工人勞動強度大幅降低，為采面的早日投產(chǎn)創(chuàng)造了條件。