劉文璽

（汾西礦業(yè)集團曙光煤礦，山西 孝義 032300）

國內(nèi)井工煤礦大多面臨大斷面全巖巷道的掘進及支護問題，其掘進難點主要有兩方面，一是如何提高掘進速度，實現(xiàn)巷道快速掘進；二是如何對大斷面巷道實施有效支護，提高圍巖穩(wěn)定性[1-3]。山西焦煤汾西礦業(yè)曙光煤礦東二采區(qū)皮帶巷上倉為典型的大斷面全巖巷道，掘進斷面達(dá)到47.38 m2，。本文針對曙光煤礦東二采區(qū)皮帶巷上倉的掘進及支護工作展開研究，對巷道快速掘進工藝進行優(yōu)化，并制定切實有效的綜合支護方案，實現(xiàn)巷道的快速掘進及圍巖穩(wěn)定，保障安全生產(chǎn)。

1 工程概況

工程地點為曙光煤礦東二采區(qū)皮帶巷上倉。東二采區(qū)皮帶巷上倉設(shè)計總長為86 m（平距），從東二采區(qū)一號軌皮聯(lián)巷開口施工，開口后先施工上倉大斷面，沿0°水平布置在2 號煤層，之后沿-5°進入3 號煤層后沿3 號煤層掘進。東二采區(qū)皮帶巷上倉形狀為直墻半圓拱形，具體參數(shù)見表1。東二采區(qū)皮帶巷上倉施工工藝采用綜合機械化掘進，使用EBZ-260 型掘進機、SGB-620/40T 刮板輸送機、DSP-1063/1000 型帶式輸送機進行掘進、出煤工作；使用MQT-130/3.2 錨桿鉆機及YT-28 氣腿式風(fēng)動鑿巖機和ZQS-50/1.8S 氣動手持式鉆機進行支護，使用PS5I 轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機噴漿。

表1 東二采區(qū)皮帶巷上倉規(guī)格參數(shù)

2 全巖巷道快速掘進工藝

上倉大斷面采用正臺階工作面施工法，分兩層施工，先將上分層全部施工完，然后再后退綜掘機施工下分層。上分層高度為4.12 m，施工上分層時采用兩側(cè)導(dǎo)硐施工法，兩側(cè)分別為5 m、4.24 m，頂部按照巷道輪廓圖施工成半圓拱形；下分層高度為2 m，后退綜掘機后將幫部鏟底施工完成。煤（矸）采用EBZ-260 型掘進機裝煤（矸）經(jīng)掘進機自帶刮板輸送機，配合帶式輸送機的方式進行運煤（矸）。

東二采區(qū)皮帶巷上倉帶式輸送機布置在巷道前進方向的右側(cè)，左側(cè)鋪設(shè)軌道。帶式輸送機中心線與軌道中心線位于巷道中心線兩側(cè)，距離分別為：皮中距巷中 850 mm，軌道中距巷中800 mm。軌道側(cè)兼做人行道。開口前，按照給定中腰線施工。因采用東二采區(qū)皮帶上倉變配電硐室內(nèi)的EBZ-260掘進機進行施工，故需將掘進機從東二采區(qū)皮帶上倉變配電硐室貫通口移至東二采區(qū)皮帶巷上倉開口段，需做如下工作：（1）拆除東二采區(qū)皮帶上倉變配電硐室內(nèi)的一部SGB-620/40T 刮板輸送機，并整齊碼放，共計50 m；（2）將綜掘機由東二采區(qū)皮帶上倉變配電硐室移至東二采區(qū)皮帶巷上倉開口處，并調(diào)頭，共計50 m。

3 巷道錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護方案設(shè)計

臨時支護采用在靠近工作面的兩排頂錨桿外露螺紋上安裝吊環(huán)穿前探梁作為臨時支護。東二采區(qū)皮帶巷上倉永久支護采用“錨、網(wǎng)、索、噴”聯(lián)合支護方案[4-7]。

3.1 聯(lián)合支護方案設(shè)計

錨桿的排距900 mm，錨索的排距900 mm。第一排采用12 根錨桿配合11 根錨索進行支護，巷中打設(shè)1 根錨索，兩邊依次為錨桿、錨索間隔打設(shè)，錨桿和錨桿的間距為1600 mm，錨索和錨索的間距為1600 mm，錨桿和錨索的間距為800 mm。第二排采用14 根錨桿配合9 根錨索進行支護，將第一排最下方的錨索換為錨桿即可。兩排依次循環(huán)。所有支護均垂直巷道輪廓線，幫部錨索及底幫錨桿如因施工困難無法垂直巷道輪廓線打設(shè)時，可以傾斜打設(shè)，但與巷幫夾角不得小于75°。噴漿厚度為100 mm，混凝土標(biāo)號為C20。支護方案示意圖如圖1。

圖1 巷道錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護方案設(shè)計示意圖（mm）

3.2 支護材料及規(guī)格

頂、幫錨桿均使用Φ22-M24-2400 的高強度左旋無縱筋螺紋鋼（鋼號為500#，桿尾螺紋規(guī)格為M24），每根錨桿配套300 mm×300 mm×14 mm 的拱型高強度蝶形托盤配調(diào)心球墊及減摩墊片一個，以及兩卷樹脂錨固劑（從上至下依次為MSK2355、MSZ2355）。 錨索采用SKP21.8-1×19/6500 的1×19 股高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線及配套高強度鎖具，每根錨索配套使用300 mm×300 mm×14 mm 的拱型高強度蝶形托盤配調(diào)心球墊一個，以及三卷樹脂錨固劑（從上至下依次為MSK2355、MSK2355、MSZ2355）。鋼筋網(wǎng)為2000 mm×1000 mm，網(wǎng)格大小為100 mm×100 mm，采用規(guī)格為Φ6 mm 的鋼筋加工而成，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接長度為100 mm，每個網(wǎng)格聯(lián)一道聯(lián)網(wǎng)絲，三花型布置。

3.3 施工要求

錨桿必須用風(fēng)炮或力矩扳手?jǐn)Q緊，緊固力符合要求，頂、幫錨桿緊固力不小于300 N·m，錨固力不小于190 kN，對打設(shè)不合格的錨桿，在原眼位300 mm 處重新補打；錨索預(yù)緊力不小于300 kN，錨固力不小于513 kN。巷道最下部支護距底板不得超過400 mm，否則必須重新鋪網(wǎng)、補打錨桿。考慮綜掘機機身及橋式轉(zhuǎn)載機的長度，以及輔助運輸?shù)鹊挠绊懀?guī)定巷道初噴滯后工作面不得大于50 m，復(fù)噴滯后工作面不大于300 m。如遇地質(zhì)變化或頂板破碎時，噴漿必須緊跟工作面。噴漿要求表面平整密實，墻基、鋼筋網(wǎng)無裸露，在1 m 范圍內(nèi)凸凹不大于50 mm。為確保砼強度，要定時對噴層進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為3 d，每天至少噴水一次。

4 結(jié)語

東二采區(qū)皮帶巷上倉在掘進期間積極優(yōu)化掘進工藝，強化管理，快速完成了巷道的掘進工作，保障了礦井的采掘銜接工作。在巷道采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護后，實施巷道圍巖變形觀測，觀測結(jié)果表明：巷道掘進后圍巖變形量有一個快速積累期，歷時約40 d，40 d 后巷道圍巖變形進入穩(wěn)定期，此后圍巖變形基本穩(wěn)定。在整個圍巖觀測期內(nèi)，測得頂板離層值最大44 mm，頂?shù)装遄畲笠平?45 mm，兩幫最大移近量178 mm，巷道圍巖變形得到有效控制。同時，巷道使用期間頂板支護可靠有效，未發(fā)生巷道失穩(wěn)現(xiàn)象，實現(xiàn)了巷道快速掘進及有效支護的目的，安全生產(chǎn)得到保障，技術(shù)經(jīng)濟效益顯著。