汝箕溝煤礦機掘瓦斯抽放硐室技術應用

岳占華

1概述：

近年來，隨著礦井機械化水平發展與提升，礦井開采深度的增加，瓦斯（汝箕溝煤礦屬煤與瓦斯突出礦井）成為制約礦井的生產能力的主要因素。神寧集團汝箕溝煤礦在回采巷道中全面推廣錨帶+錨索補強支護，采取巷道兩側間隔30m機掘瓦斯抽放硐室施工配合巷道正常掘進，并于硐室內同步進行瓦斯鉆探抽查施工，有效的杜絕突出事故，取得了較好的經濟效益。

2圍巖特性：

根據礦區鉆孔揭露情況，汝箕溝煤礦含煤地層為下侏羅統延安組，巖性由灰白色細砂巖、粗砂巖、灰黑色粉砂巖為主，局部變相為黑色砂質泥巖組成。主要可采煤層為二21煤層，頂板破碎，較軟，易冒落。煤層厚度最大厚度10.3m，平均8.8m，為三類不易自燃太西煤，普氏系數<2.5。底板為灰黑色粉砂巖、細砂巖，較堅硬。（綜合柱狀圖見圖1）

3巷遭支護

3.1巷道成形

由于巷道掘出后圍巖應力要重新調整以達到新的平衡，應力就要從巷道的圍巖釋放出來，煤巷更為明顯，巷道表面基本達到了酥松的程度，有的甚至局部失穩冒落，致使巷道煤壁坑洼不平，掛網、安裝托板很不利，極大的影響了巷道的支護強度，采用掘進機割煤，有效的清除已酥松開裂的表面煤巖層，致使巷道達到設計斷面。既可保證巷道成形，提高圍巖穩定性，又可節約火工品，同時提高掘進單進水平。

3.2錨桿參數及支護強度

錨桿是錨、網、索支護的核心部分，其通過與菱形網的連接，把阻止圍巖破壞的力傳動到穩定巖層中，有效的控制了圍巖的變形，增強圍巖的穩定性。

回采巷道煤壁圍巖穩定性較差，受力后局部易破碎。不少巷道的破壞就起因于個別錨桿托板受力破壞后，其周邊煤壁變形破碎，支護強度被進一步削弱，最終導致錨桿失效。同時，巷道因其服務年限、承載性質、規格形狀、周圍環境的不同，所需要的支護強度夜不同。因此在巷道施工過程中，合理確定錨桿支護參數就顯得極為重要。

錨桿間煤壁是錨、網、索支護破壞的起始點。從維護錨桿間松動煤壁穩定性及的角度出發，較小的布置錨桿間、排距比較有利。如果錨桿間、排距較大，錨桿間的煤壁就不易維護，在較大的變形壓力作用下，容易出現鼓出、破壞、掉落；錨桿間排距如果過小，錨桿間的煤壁就易維護，但打眼、安裝錨桿的工程量卻增加了；因此，回采巷道支護錨桿的間排距通常控制在0.6m-0.85m。隨著巷道寬度、高度的增加和埋深的增加，支護強度也要相應增大。在支護設計上錨桿的桿徑就需要粗一些，桿長也要長一些。同時，巷道的不同部位受力大小不同，支護設計就必須區別對待。

3.3菱形網的鋪設質量

菱形網做為錨桿是錨、網、索支護的重要組成部分，其主要作用是維護錨桿之間比較破碎的煤壁，防止煤塊的掉落，提高錨桿支護的整體效果，抵抗錨桿間破碎煤壁的碎脹力，提高對圍巖的支撐能力。在一般回采巷道中，可采用12#鐵絲加工成的菱形網，網孔40mm×40mm，網與網之間搭接100mm，扣扣相聯，聯網絲頭環環壓茬。

實踐證明，菱形網真正由于巷道變形被拉斷很少，大部分是由于聯網不合格導致菱形網從網邊處被拉斷，所以必須重視現場施工過程中的質量管理，確保聯網質量。

3.4錨索應用

采用錨、網、索支護回采巷道，錨索的主要作用是補強支護，防止局部軟巖整體跨落，將松軟圍巖與老頂進行連接，增強巷道圍巖的整體穩定性。在一般回采巷道中，可采用Φ17.8mm，1×7股鋼絞線配合2節Z2350型和2節CK2335型樹脂錨固劑進行端頭錨固，托梁采用長600mm的11#礦工鋼梁，錨索錨入上部穩定巖層深度不得小于2000mm，錨固力不得小于30MPa。

實踐證明，錨索真正由于巷道變形被拉斷很少，大部分是在輸入樹脂藥卷過程中，沒有將樹脂藥卷輸送至孔底部，導致錨索失效，到不到錨固力，所以必須重視現場施工過程中的質量管理，確保錨固力。（巷道支護斷面布置圖見圖2）

4巷道掘進與瓦斯抽放硐室施工

4.1EBZ160TY型掘進機主要技術參數及適用

EBZ160TY型掘進機由煤炭科學研究總院太原分院設計制造。該機為懸臂式部分斷面掘進機，適應巷道斷面9～21m2、坡度±16°，可經濟切割單項抗壓強度≤80MPa的煤巖，屬重型懸臂式掘進機。使用于煤及半煤巷掘進，可掘巷道最大寬度（定位時）5.5m，最大高度4.0m，可掘任意斷面形狀的巷道，機長：9.8m，機寬：2.55m，機高：1.7m，地隙：0.25m，切割臥底深度：0.25m，機重：51.7t，總功率250kw；截割頭最大擺角，上：36°，下：31°，左右各37°，截齒為鎬形，截割頭轉速為32/65r/min。

4.2巷道掘進

采用EBZl60TY型掘進機割煤施工，施工時，掘進機司機根據“掘進機割煤順序圖”采用自下而上，左右循環，最后刷幫、掃底成巷的方式截割煤壁（掘進機割煤順序圖見圖3）。割煤結束后，掘進機司機將綜掘機退至距離工作面迎頭5.0m，鏟板、截割頭落地，掘進機斷電閉鎖。人員進入工作面進行敲幫間項，進行臨時支護，打設頂幫錨桿、錨索進行永久支護。

4.3瓦斯抽放硐室施工（瓦斯抽放硐室在巷道兩側交錯布置，間距36m）。

4.3.1、掘進施工至瓦斯抽放硐室位置時，施工隊正常沿掘進方向掘進，硐室開幫側幫錨桿采用φ18mm×1800mm玻璃鋼錨桿，間排距1.0m布置，過瓦斯抽放硐室斜口6.0m后，將掘進機退至斜口位置。

4.3.2、解開幫網懸掛在頂網上，使用掘進機逐漸刷大開幫側巷道斷面，當凈寬達到5.5m時，硐室側采用施工隊自行加工的兩孔或多孔W鋼帶配合螺紋鋼錨桿對頂板進行支護（當凈寬小于5.5m時采用木托板配合建筑螺紋鋼錨桿對頂板進行支護）。

4.3.3、施工時，先掘出巷道，待巷道頂板支護完畢后，再掘出硐室，敲幫問頂結束后，人員站在安全地點用前探梁將菱形網和鋼帶一并挑起進行臨時支護（前探梁和頂板之間用木托板墊實），并打設錨桿，依次施工。

4.3.4、瓦斯抽放硐室施工完畢后，施工隊人員認真檢查硐室規格，煤幫不齊的地方用風鎬找平，并按巷道施工斷面圖進行補打幫螺紋鋼錨桿、掛菱形網進行永久支護。（瓦斯抽放硐室支護布置圖見圖4）

5機掘與鉆爆法施工瓦斯抽放硐室對比：

結論

實踐證明，采用掘進機掘進與錨桿、鋪設菱形網、鋼帶加打錨索的支護單行作業施工瓦斯抽放硐室，有效的提高了周邊圍巖的穩定性；同時，具有較高的經濟效益；其次，為機掘小斷面巷道開口提供了有力的技術支持。