大斷面巷道分層留底掘進施工工藝研究

武海濤

（潞安集團余吾煤業有限公司，山西 長治 046100）

大斷面巷道掘進施工時，存在著巷道成型質量差、支護難度大、施工效率低以及煤矸石運輸不及時等技術難題，若不采取合理有效的施工工藝，很容易產生安全事故。以潞安集團余吾煤業公司N1206膠帶順槽機頭段為例，提出了分層留底掘進施工工藝。

1 概況

N1206膠帶順槽位于井田西翼，巷道以北布置采區大巷，分別為北風井西翼運輸大巷、北風井西翼膠帶大巷以及北風井西翼2#回風大巷，以南為實煤區，以東為N1206回風順槽，以西為N1205膠帶順槽。N1206膠帶順槽機頭段設計長度為120m，沿3#煤層底板從西翼膠帶大巷開口施工。N1206膠帶順槽機頭段設計斷面規格為寬×高=5.0×5.2m，巷道施工120m后巷道頂板以8°俯角變坡，繼續掘進10m后巷道斷面規格為寬×高=5.0×3.8m，以此斷面直至巷道掘進完成。

地測資料顯示，N1206膠帶順槽機頭段煤層厚度6.34m，煤層內含3層矸石，厚度為0.4～1.5m，頂板主要為炭質泥巖，厚度為1.5m，巷道采用爆破施工工藝。余吾煤礦以往大斷面巷道采用先小斷面掘進后挑頂、擴幫的方法，該施工方法需巷道二次返工、二次支護，不僅加大了勞動強度及成本費用，而且采用爆破挑頂時難度大，施工存在很大的安全隱患。

2 大斷面巷道分層留底法施工工藝

2.1 前期準備

（1）由于北風井西翼膠帶大巷高度為3.8m，寬度為4.0m，首先在西翼膠帶大巷上方N1206膠帶順槽開口位置處進行挑頂，挑頂規格為寬×長×深=4.0×5.0×1.4m，挑頂后確保西翼膠帶大巷高度不得低于5.2m。

（2）西翼膠帶大巷挑頂后在挑頂處下方搭設工作盤，工作盤主要由長度為6.0m，直徑為300mm圓木柱搭設，搭設高度為2.2m，工作盤上方預留規格為長×寬=4.0×1.5m漏煤口，同時為保證施工安全，在工作盤與巷幫間隙處安裝金屬網柵欄，如圖1所示。

圖1 N1206膠帶順槽機頭段分層留底掘進施工剖面圖（單位：mm）

（3）工作盤搭設完成后，在距西翼膠帶大巷底板2.5m處施工一個絞車硐室，硐室規格為寬×高×深=3.0×2.5×2.5m，絞車硐室施工完后在硐室內安裝耙巖機，為方便出煤在工作盤上平鋪一塊厚度為3mm鋼板。

2.2 機頭段分層留底法掘進

（1）待前期工作準備就緒后，在工作盤上對N1206膠帶順槽機頭段進行開口施工，機頭段采用分層留底法進行掘進，即上分層全斷面掘進，下分層留底，上分層斷面規格為寬×高=5.0×3.0m，留底厚度為2.2m。

（2）上分層采用光面爆破法進行掘進，炮眼深度為1.2m，每個炮眼填裝兩支礦用三級乳化炸藥，藥卷長度為0.3m，裝藥量為300g/支，雷管采用毫秒延期電雷管，延期不得超過130ms，采用正向裝藥方式，裝藥后采用水炮泥、炮泥進行封孔。

（3）機頭段前30m掘進期間，用絞車硐室安裝的耙巖機進行出煤，隨著巷道不斷延伸，在機頭段安裝一部SSJ-880型帶式輸送機，并在輸送機機尾端再安裝一部耙巖機進行聯合出煤。

（4）當機頭段掘進至120m處時巷道以8°俯角進行下山掘進，當巷道下山掘進10m后及時調整巷道掘進角度，沿巷道頂板平行掘進，施工N1206膠帶順槽正巷段。

（5）N1206膠帶順槽機頭段分層掘進完成后，開始對預留底煤進行松動爆破起底，起底時從巷道迎頭向外施工，在起底過程中隨著起底段長度逐漸縮短，同時逐漸縮短帶式輸送機長度，當起底段長度低于30m時，拆除帶式輸送機，用硐室內耙巖機進行出煤。

3 應用效果

（1）提高了施工效率。N1206膠帶順槽機頭段長度為120m，采用分層留底法掘進，僅用22d即完成，比傳統施工工藝提前了8d。

（2）降低了成本費用。采用分層留底法進行大斷面巷道掘進時無需進行二次挑頂，減低了勞動成本及支護成本費用。N1206膠帶順槽機頭段頂板采用分層留底法掘進，節約錨桿720套，錨索120根，鋼帶120根，支護材料費用17萬元。

（3）保證了施工安全。由于N1206膠帶順槽機頭段頂板主要以炭質泥巖為主，巖石層不穩定，挑頂施工時很容易發生頂板大面積垮落事故，采用分層留底法掘進時避免挑頂施工，提高巷道掘進安全系數。

（4）提高煤矸石運輸效率。N1206膠帶順槽機頭段采用分層留底法掘進時，在西翼膠帶大巷搭設工作盤，同時利用膠帶輸送機與耙巖機進行聯合出煤，提高了工作面運輸效率，降低了挑頂施工期間的清理巷道勞動強度。

（5）提高了支護質量。大斷面巷道傳統挑頂施工時，因巷道高度較大，施工后失效支護難以發現，且二次補打支護難度大。而采用分層留底法掘進時頂板支護一次性施工到位，工作面爆破后，施工人員可對工作面附近失效支護及時進行補打，提高了支護質量。