“三軟”大傾角煤層煤巷掘進施工技術研究

肖 宗

（鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封 452470）

鄭州礦區受“三軟”不穩定煤層因素影響，煤巷掘進前經水力沖孔技術、深孔預裂耦合爆破等消突措施，破壞了原始煤體的穩定性，在大傾角煤層掘進中，給頂板管理工作帶來重重困難，本文經現場實踐總結出適合“三軟”大傾角不穩定煤層煤巷掘進期間頂板管理難題的解決方案，為礦井安全、高效、可持續發展創造條件。

1 工程概況

鄭煤集團告成煤礦25091上副巷（北段）位于25采區下部25091集中運輸巷與25091上底抽巷交界處，屬25091工作面。25091上副巷（北段）煤層整體呈單斜構造，沿二1煤層由北向南掘進，煤層傾角為15～30°，煤層厚度5.5～7.5m，平均6.5m。因揭煤后煤層傾角為21～30°，巷道施工坡度+28°、方位角164.4°掘進至全煤后沿煤層底板掘進。如圖1、2。

25091上副巷（北段）掘進期間采用12m229#U型鋼可塑性鋼性支架支護，棚距500mm，成巷后巷高2.95m，下寬4.65m。

2 施工方案

（1）25091上副巷（北段）大傾角施工期間利用25091上底抽巷卸煤鉆孔對25091上副巷（北段）超前預注漿，用于確保巷道掘進期間的頂板處于比較穩定的狀態。

（2）掘進前要對煤體進行注水，充分銹結煤體，確保注水效果。

（3）大傾角“三軟”不穩定煤體掘進期間采用U型鋼棚支護時要采取短掘短支、超前挺頂的方式進行支護。

（4）巷道施工時對斷面內巖層采用放炮掘進，對煤體部分施工采用手鎬掘進。

（5）上煤下巖施工期間，放炮前要先戴梁、超前護好頂板，在巷頂穿3道聯鎖梁進行加固，聯鎖加固緊跟迎頭。煤體較活時，放炮前必須在迎頭煤壁上打錨桿、掛網，防止煤體掉落。

圖1 25091上副巷（北段）巷道平面布置示意圖

圖2 25091上副巷（北段）施工剖面圖

3 施工注意事項

（1）施工工藝流程：交接班檢查工程→注水→敲幫問頂→區域驗證→剔頂→戴梁臨時支護→鋪網打椽子→挖柱窩出煤→永久支護→整理（驗收）工程。

（2）掘進注水方法：①采用上仰孔注水法，即注水孔布置于掘進工作面煤墻中部距巷頂0.5～1m處，布置3個注水孔，孔間距≥1m，單孔孔深6～8m。②當巷道頂部煤厚大于2m時，頂部注水孔與掘進巷道坡度夾角為10～20°；當巷道頂部煤厚小于2m時，頂部注水孔與掘進巷道坡度夾角為0～15°，注水孔鉆頭打到巖石為準；當巷道頂部為巖石時，頂部注水孔與掘進巷道坡度夾角為0°。下部兩個注水孔終孔位置應落于巷道輪廓線上，終孔間距不大于5m，銹結煤體不少于巷道輪廓線外2m。③注水壓力：采用靜壓注水，靜水壓為2.0～3.0MPa。④注水量：注水量以保證掘進地點煤層煤體充分銹結為原則（或以臨近孔及頂部滴水為準）。如圖3。

（3）掘進剔頂時要采取2m鋼釬、1.5～1.8m小徑木、1.5m木板、竹笆等短掘短支、超前挺頂的方式進行超前支護，超前支護戴梁后巷中用一道工字鋼進行聯鎖加固，超前梁要用木鞋背牢背實。迎頭梁固定牢固后，在迎頭煤墻順巷道掘進方向打2根Φ17.8×8m錨索或4根Φ20×2.4m全絲錨桿配合鋼網、托盤進行封閉煤墻。若遇煤體松軟破碎，施工的錨桿或錨索失效時，對迎頭頂部向下900mm煤墻刷齊，采用兩頭焊接卡纜片的工字鋼配合小徑木、竹笆打篦子對迎頭進行封閉，其中工字鋼固定在迎頭U型鋼梁上。如圖4、5。

圖3 掘進注水圖

圖4 超前護頂支護示意圖

圖5 閉幫示意圖

4 施工安全技術措施

（1）掘進期間，加強頂板管理，臨時支護必須緊跟迎頭，減小空頂面積及空頂時間，使用前探梁當臨時支護時，前探梁必須用細鋼絲繩進行固定防止滑落。

（2）每班施工前必須先注水然后再掘進，掘進過程中嚴格控制空頂距和空頂時間。

（3）大傾角施工期間，必須進行短掘短支，采取2m鋼釬配合、板木、竹笆進行超前挺頂方式護頂，鋼釬采取挺2棚掘1棚方式進行挺頂，鋼釬一端必須磨尖，另一端焊接鏈環，鋼釬間距不大于300mm；掘進期間遇煤層松軟采用1.5～1.8m小徑木（砍尖）配合坂木、竹笆進行超前密集護頂，小徑木砍尖端穿進實煤體內，另一端擔在迎頭一棚U型鋼梁上。

（4）施工期間，采用5道工字鋼對U型鋼梁進行聯鎖加固，具體位置：頂部巷中一道，兩幫上卡纜處一道，兩幫腰線處各一道，每當滿足一根聯鎖梁長度時必須及時進行工字鋼聯鎖。

（5）在落煤和架棚結束時，煤壁不得與底板垂直，根據實際情況，必須預留一定長度的煤肚子，防止迎頭煤壁自行脫落造成空幫或空頂，留設煤肚子時巷道兩幫必須留設不小于0.7m的行人道，保證兩幫施工人員有暢通的撤退路線。

（6）上煤下巖施工期間，為防止煤墻片幫冒頂，放炮前在煤層中順巷道掘進方向打2根錨索或4根全絲錨桿配合鋼網、托盤進行封閉煤墻。每架設一棚U型鋼后，必須及時對錨索頭進行重新張拉緊固（采用全絲錨桿封閉煤墻的及時緊固錨桿螺栓），確保托盤和網密貼煤墻，從而有效地減少和杜絕煤墻片幫。當進入煤體內錨桿或錨索長度剩余1m時，必須重新在煤墻上補打錨桿或錨索對煤墻進行封閉。

（7）大傾角施工期間，要求每向前施工5m采用工字鋼或坑木進行橫撐作為施工平臺，要求工字鋼或坑木橫撐兩端采用拖鉤固定在兩幫支架腿上，平臺高度根據迎頭煤肚子情況和安全生產需要可適當調整。

（8）在施工中加強工人自主保安和相互保安意識，嚴禁空頂作業，必須堅持“敲幫問頂”工作，特別是在放炮后、臨時支護前及打眼放炮清除危巖、排除隱患，確保安全后方可作業。

（9）施工期間，要加強放炮管理，根據炮眼布置圖的設計參數進行打眼放炮，打炮眼時煤體不得布置炮眼，距煤巖交接面最近炮眼距離不小于400mm，距煤巖交接面炮眼裝藥量不超過330g。

（10）上煤下巖施工需放炮時，必須先戴梁，在頂梁的掩護下進行打眼、放炮。放炮前，巷頂中部要采用工字鋼進行聯鎖，聯鎖時聯鎖螺栓必須緊固牢固，U型鋼梁與聯鎖工字鋼空擋區域采用木楔背實，超前支護必須用木楔背緊背實。

（11）嚴禁空頂作業，臨時支護到掘進迎頭的距離不能超過0.5m，施工過程中巷道內空幫（頂）處必須用道木或木楔背實，嚴禁出現空幫、空頂。

5 結語

通過以上一系列措施，解決了“三軟”不穩定大傾角煤層掘進過程中頂板管理難題，為以后“三軟”不穩定煤巷大傾角施工，特別是揭煤后的煤巷大傾角施工提供了技術支撐和可靠的依據，確保了煤巷大傾角施工的安全，創造了一定經濟效益。