煤礦連采工作面切眼掘進(jìn)施工技術(shù)探究

聶敏 神木縣隆德礦業(yè)有限責(zé)任公司

1.工程概況

連采工作面切眼位于2煤南翼輔運(yùn)大巷西部,根據(jù)BK4、P137鉆孔揭露地層賦存情況分析，連采工作面切眼掘進(jìn)上覆松散層厚度為13.6-17.8m，地勢整體相對較平緩，松散層底部為新近系保德組紅土，局部粉土，以粘土為主，亞粘土次之，致密，含鈣質(zhì)結(jié)核,厚度為6.5-10.6m，正常基巖厚度為168.1-173.5m；風(fēng)化基巖厚度為 23.5-32.2m。根據(jù)鉆孔及連采工作面順槽實(shí)際揭露情況，推測連采工作面切眼掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)無較大斷層或陷落柱等構(gòu)造，局部可能會有沖刷帶。掘進(jìn)面內(nèi)局部有偽頂發(fā)育，巖性主要為深灰色薄層狀泥巖，巖質(zhì)松軟、遇水軟化，可能會出現(xiàn)掉頂現(xiàn)象。

其上覆正常基巖厚，巖性主要為細(xì)—中粒砂巖、粉砂巖，連采工作面掘進(jìn)時(shí)的充水水源為頂板延安組基巖裂隙水，不會波及上覆風(fēng)化基巖裂隙含水層及第四系松散潛水含水層，因此連采工作面切眼掘進(jìn)過程中，涌水主要為頂板淋水，根據(jù)連采面順槽掘進(jìn)時(shí)涌水量情況分析，預(yù)計(jì)連采工作面切眼掘進(jìn)時(shí)正常涌水量10m3/h，最大涌水量20m3/h。

2.巷道布置與支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 巷道布置

連采工作面切眼布置在2煤層中，底板標(biāo)高989.2-992.5m，掘進(jìn)方位角為42°18′36″，開切眼中心線與膠運(yùn)順槽中心線交叉點(diǎn)至膠運(yùn)順槽中心線與南翼輔運(yùn)大巷中心線交叉點(diǎn)距離為3430.12m；開切眼中心線與回風(fēng)順槽中心線交叉點(diǎn)至回風(fēng)順槽中心線與南翼輔運(yùn)大巷中心線交叉點(diǎn)距離為3453.81m。切眼在掘進(jìn)過程中煤層厚度h＜3700mm時(shí)，要沿頂掘進(jìn)；當(dāng)煤層厚度h≥3700mm時(shí)，要沿底掘進(jìn)。

2.2 支護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)巷道圍巖性質(zhì)、以往巷道支護(hù)參數(shù)及相鄰巷道的礦壓觀測資料，確定連采工作面切眼采用錨網(wǎng)索+單體液壓支柱聯(lián)合支護(hù)，支護(hù)圖如圖1所示，巷道斷面形狀為矩形。

圖1 ：連采工作面切眼掘進(jìn)支護(hù)圖

根據(jù)礦井2煤礦壓觀測資料和同煤層相鄰巷道的支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，連采工作面切眼內(nèi)巷道選用Φ18mm×2100mm的左旋螺紋鋼錨桿加Φ6.5×4900×1060mm 和Φ6.5×3400×1060mm鋼筋網(wǎng)片支護(hù)，錨桿間排距均為1.0m。

3.工程施工方法及工藝

3.1 施工方法確定

根據(jù)巷道的煤巖特性、地質(zhì)及施工條件，考慮到連采工作面切眼的施工工期要求，兼顧安全、優(yōu)質(zhì)、快速的原則，確定采用如下施工方法：

（1）連采工作面切眼在連采工作面膠運(yùn)順槽3430.12米處按照設(shè)計(jì)掘進(jìn)方向開口掘進(jìn),分兩次成巷，初次沿副幫以矩形斷面（毛寬×毛高=5.4m×3.7m）掘進(jìn)，二次正幫刷幫2.9米，副幫采垛完畢后單體支柱跟進(jìn)連采工作面，要求單體距正幫側(cè)迎頭不得超過30米，副幫側(cè)超前正幫側(cè)不小于30米，在切眼正幫側(cè)安裝一部膠帶運(yùn)輸機(jī)。

（2）在副幫側(cè)掘進(jìn)時(shí)，巷道寬度5.4米，支護(hù)4.9米網(wǎng)片，一次成巷幫右側(cè)有0.5米暫不支護(hù)網(wǎng)片，防止二次擴(kuò)幫掃壞已支護(hù)的網(wǎng)片，掘進(jìn)后要及時(shí)掛設(shè)警示桿，嚴(yán)禁人員在下方行走。

（3）連采面切眼采用錨網(wǎng)索、單體聯(lián)合支護(hù)，副幫錨索滯后迎頭不得超過18米，正幫錨索滯后全斷面巷道不大于18米；如遇頂板破碎時(shí)，錨索滯后迎頭不得超過3米。

（4）切眼開口掘進(jìn)時(shí)，因開口處為膠運(yùn)順槽與切眼交叉口且副幫端頭支架安裝硐室需擴(kuò)幫，巷道懸頂面積大，因此在開口處掘進(jìn)必須堅(jiān)持短掘短支，掘6米支6米；若頂板破碎，掘3米支3米或掘1米支1米，確保頂板安全。

（5）由于切眼斷面較大，為了確保施工安全，決定在巷道中的煤機(jī)安裝硐室、端頭支架安裝硐室口、膠運(yùn)順槽擴(kuò)幫處各打一排單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)；由于考慮施工工藝，正幫支護(hù)單體后破碎機(jī)無法通過，在掘進(jìn)過程中單體打設(shè)在距離副幫3.3米處，待正幫砼底板完成后，一次將單體移在距離正幫3.335米的設(shè)計(jì)位置，單體間距為1.2米。

3.2 施工工藝

連采機(jī)掘進(jìn)、刷幫主要施工工序如下：截割→裝煤→運(yùn)煤。

（1）截割：采用12CM15型連續(xù)采煤機(jī)截割，截割時(shí)按設(shè)計(jì)寬度、高度確定掘進(jìn)輪廓，截割順序自下而上進(jìn)行。

（2）循環(huán)進(jìn)度的確定：

為了充分發(fā)揮設(shè)備的效率，根據(jù)隆德煤礦的地質(zhì)特征、巷道頂板巖性和以往掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，頂板完整，確定循環(huán)進(jìn)度為8m；出現(xiàn)構(gòu)造帶、頂板破碎、頂板淋水大、局部冒頂時(shí)，必須采取短掘短支，循環(huán)進(jìn)度為3m或掘1m支1m。

（3）最小控頂距的確定：

錨桿機(jī)機(jī)身前端機(jī)身頂住連采工作面迎頭時(shí)，鉆臂與連采工作面迎頭的距離為2m，即掘進(jìn)連采工作面最小控頂距為2m。

（4）最大控頂距的確定：

正規(guī)循環(huán)進(jìn)度為8m，最小控頂距為2m，因此掘進(jìn)連采工作面最大控頂距為10m。

4.結(jié)束語

煤礦工作面進(jìn)行該設(shè)計(jì)施工后，首先在連采工作面切眼掘進(jìn)時(shí)，保證了副幫側(cè)超前正幫側(cè)不小于30米，及連采工作面切眼錨索支護(hù)，副幫錨索滯后迎頭不得超過18米，擴(kuò)幫掘進(jìn)時(shí)不超過錨索支護(hù)距離，正幫錨索滯后全斷面巷道不大于18米，等設(shè)計(jì)規(guī)范要求。此外，連采工作面切眼掘進(jìn)施工完成后，不僅能夠節(jié)省人工成本，便于安全生產(chǎn)的順利開展，還大大提供了企業(yè)的生產(chǎn)效益。