對大斷面開切眼掘支施工工藝的研究

摘 要：本文以望云煤礦3206綜放工作面開切眼的地質(zhì)條件為背景，介紹了本開切眼的設(shè)計及掘、支施工工藝。通過優(yōu)化掘進施工工藝，合理安排錨、網(wǎng)、索的支護工序，保證了巷道的掘、支順利進行，確保了安全生產(chǎn)，為大斷面開切眼施工積累了寶貴的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：大斷面開切眼 掘進工藝 支護設(shè)計

一、工程概況

3206綜放工作面開切眼位于302區(qū)北翼，井下標高+640m～+655m。煤層厚度4.63m，無煙煤，煤層傾向N66°E，傾角2～16°，硬度f= 1.5～2，較穩(wěn)定。頂板為砂巖及泥巖；底板為泥巖及粉砂質(zhì)泥巖。該煤層瓦斯涌出量為低瓦斯，煤塵無爆炸性，無自燃發(fā)火傾向性。工作面順槽巷道總體沿煤層走向布置，切眼沿煤層傾向布置。運輸順槽、回風順槽及切眼均按測繪人員所標定的開口位置及中線沿3#煤層底板掘進，3206集中回風巷沿煤層頂板掘進，掘進總長度3415m。

二、開切眼支護形式的設(shè)計

1.頂板支護。根據(jù)開切眼的地質(zhì)概況及類似地質(zhì)條件下開切眼的支護經(jīng)驗，決定頂板支護采用錨索+錨桿+鋼筋托梁+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護的方式。

錨桿布置：錨桿間距900mm，排距850mm，每排7根，切眼兩側(cè)巷幫頂錨桿距幫400mm，安設(shè)角度向外與垂直方向成20°角，其余與頂板垂直布置 ，采用鋼筋托梁和托板固定。錨桿為φ20×2400mm，桿尾螺紋M22；托板為鐘型加球墊，規(guī)格為120×120×8mm；鋼筋托梁為φ14的鋼筋焊接，規(guī)格60×3100mm，兩端安設(shè)錨桿位置各焊兩根加強縱筋。錨桿固定采用樹脂加長錨固，錨固劑型號Z2360，兩支中速，錨固長度1200mm。

錨索布置：錨索規(guī)格φ15.24×8500mm，采用梅花形布置。布置方式為三、二式，一排三根（配合250×250×16mm的鋼托板和長250mm的14#槽鋼梁），一排二根交錯布置，間距1800mm，排距850mm，每隔一排打一排錨索，達到排距要求后應(yīng)及時進行打注，嚴禁滯后。錨固方式為端頭錨固，錨固劑型號K2335/Z2360，一支快速，兩支中速，錨固長度為1500 mm。

頂部金屬網(wǎng)：采用12#鐵絲編制而成的3300mm×1000mm的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格50×50 mm。

2.巷幫支護。錨桿布置：錨桿間距800mm，排距850mm，每排3根，巷幫兩側(cè)最上端錨桿距幫400mm，安設(shè)角度向上與水平方向成20°角，其余與巷幫垂直布置 ，采用鋼筋托梁和托板固定。工作面?zhèn)儒^桿為φ16×1800mm玻璃鋼錨桿，桿尾螺紋M16；老空側(cè)錨桿為φ18×1800mm普通圓鋼，桿尾螺紋M18；托板為鐘型加球墊，規(guī)格為120×120×8mm；鋼筋托梁為φ14的鋼筋焊接，規(guī)格60×2000mm，兩端安設(shè)錨桿位置各焊兩根加強縱筋。錨桿固定采用樹脂加長錨固，錨固劑型號Z2360，錨固長度600mm。巷幫金屬網(wǎng)：采用12#鐵絲編制而成的2500mm×1000mm的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格50×50 mm。

3.切眼臨時支護形式。

3.1臨時支護。臨時支護采用四根3.5m，直徑2.0寸的鋼管做為前探梁，通過螺帽和特制的鋼圈懸吊于最前兩排頂錨桿上，對頂板進行支護，用剎桿、木茬共同將頂板背實、絞緊做臨時支護。

3.2臨時支護工藝流程。退機組→截割頭落地閉鎖→敲幫問頂→將鋼筋托梁及金屬網(wǎng)置于前探梁上→向前伸前探梁達到排距要求→采用剎桿、木茬將頂絞緊。

3.3臨時支護工藝、工序及要求。（1）掘進機割煤后，使截割頭落地，閉鎖截割部電機，斷開掘進機上的電源開關(guān)和啟動器隔離開關(guān)。操作人員站在永久支護下，用不小于2.5m長的長柄工具處理干凈頂、幫的活矸（煤），并 “敲幫問頂”。確保無問題后，迅速向前伸前探梁達到排距要求后，人員站在永久支護下，將金屬網(wǎng)片及鋼筋托梁置于前探梁上并前移，然后采用剎桿、木茬將頂絞緊。（2）上前探梁時，不少于5人，一人觀察頂板并協(xié)調(diào)指揮，倆人頂起網(wǎng)和鋼筋托梁，倆人穿前探梁。（3）鋪聯(lián)網(wǎng)要求：頂網(wǎng)長邊垂直巷道中線鋪設(shè)，幫網(wǎng)順巷鋪設(shè)。相鄰網(wǎng)必須搭接，每隔200 mm用12#雙股鍍鋅鐵絲連接一道，擰緊不少于3圈。（4）加強頂板管理，發(fā)現(xiàn)頂板壓力較大，發(fā)出爆頂聲響，有頂板離層傾向時，必須立即停止作業(yè)，撤出工作面所有人員；經(jīng)處理確認頂板穩(wěn)定后，由外向里加強支護后方可繼續(xù)施工。（5）當頂板嚴重不平、巷道開口無法使用前探梁或其他原因未使用前探梁時，必須使用輕型單體液壓支柱進行臨時支護；煤頭煤幫松軟時，根據(jù)現(xiàn)場情況使用輕型單體液壓支柱加強支護。

三、掘進施工工藝的選擇

1.機掘施工方式。

1.1采用EBJ—120型及EBZ-50TY型掘進機割煤掘進，DSJ800/2×40型帶式輸送機或SGW-40T型可彎曲刮板輸送機運輸。

1.2工藝流程。交接班→安全質(zhì)量檢查和準備工作→檢查電器設(shè)備、試運轉(zhuǎn)→截煤→臨時支護→架棚（錨網(wǎng)）永久支護→延伸刮板輸送機或皮帶。

1.3掘進機截割工藝。掘進機落、裝煤，嚴格按截割曲線軌跡圖作業(yè)，掘進機采用橫向往復式截割，截割時將截割頭調(diào)至巷道中，由巷道下中部開口進刀，左右搖擺先割出槽窩，然后由下向上進行截割。截割頭的垂直方向各中心線距兩幫均為0.4m，待大致輪廓割出后，最后修整成形。

2.施工方法。

2.1工作面運輸順槽、回風順槽按本規(guī)程掘進工藝流程一次完成。

2.2切眼施工方法及順序：（1）切眼開口部位30m巷道采用炮掘方式掘進，剩余部分采用機掘方式掘進，一次性掘出全斷面，循環(huán)進尺均為1.0m。具體施工時，將工作面刮板輸送機沿巷道中線鋪設(shè)，按規(guī)定循環(huán)進尺，先左后右的原則進行交替掘進、支護，同時隨掘進以切眼巷道中心線為軸線增設(shè)雙排單體液壓支柱加強支護，柱距1.0m，排距2.0m，柱帽規(guī)格為140×140×500mm的小方木。支護方式采用“錨索+錨桿+鋼筋托梁+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護。（2）最后對各交岔點增設(shè)錨索補強。

四、安全措施

1.工程質(zhì)量的驗收。隊組要建立健全切實可行的驗收制度， 當班工作結(jié)束后，跟班長對工程質(zhì)量驗收時，首先要看中線是否合乎規(guī)定，然后檢查巷道的凈寬，在棚梁下和腰線部位（或軌面），根據(jù)巷道中線測量巷道凈寬，全合格者為該架棚合格，否則必須返工。

2.加強通風管理。局部通風機和掘進面的電氣設(shè)備必須安裝風電、瓦斯電閉鎖。局部通風機安裝和使用必須有專人負責掛牌管理，局扇支設(shè)高度大于0.3m，嚴禁隨意停開風機、斷開風筒。局部通風機和啟動裝置必須安裝在進風巷道中，距掘進巷道回風口不得小于10m，嚴禁發(fā)生循環(huán)風。

3.加強頂板管理。開工前，必須嚴格執(zhí)行安全檢查制度和“敲幫問頂”制度。工作面截煤時，必須加強靠近工作面10m范圍內(nèi)支架的支護強度。掘進工作面嚴禁空頂作業(yè)，架棚支護最大控頂距1.2m，最小控頂距0.2m；錨網(wǎng)支護，緊靠工作面永久支護與迎頭的距離不大于0.6m，割煤后不大于1.5m。

五、結(jié)語

大斷面切眼一次成巷掘進工藝的創(chuàng)新與應(yīng)用，簡化了施工工序，節(jié)省了支護材料費用和用工，減少了工人的體力勞動強度，同時提高了效率及安全系數(shù)，是一種安全、高效、快速、科學的施工方法。為該礦進一步提高機械化程度，加快大斷面切眼掘進速度，減少成本投入，確保了安全生產(chǎn)，給同等條件下大斷面切眼的施工積累了寶貴的經(jīng)驗。

作者簡介：焦俊峰（1983—）男。本科。山西省晉城市。助理工程師。現(xiàn)就職于山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司望云煤礦分公司生產(chǎn)科。主要從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。