綜采工作面切巷一次成巷施工技術應用研究

李鵬舉

（陽煤集團新景公司，山西 陽泉 045000）

隨著煤礦綜采機械化水平的大幅提高，綜采工作面使用的機械設備和液壓支架越來越趨于大型化[1-2]。傳統的綜采工作面切巷施工一般采用先施工小斷面切巷，在綜采工作面安裝前期再進行擴幫的施工工藝[3]，傳統的切巷施工工藝存在著施工速度慢、工藝相對復雜的問題，影響采掘銜接。陽煤集團新景公司采用一次性掘出切巷，探索大斷面切巷一次成巷工藝。

1 概況

8128工作面井下位于8#煤蘆南區北翼采區西部，東為8127工作面（未掘），南為8#煤蘆南區北翼采區大巷，西為8129工作面（未掘），北為525水平中條帶大巷。8128工作面設計長度220m，切巷斷面為矩形斷面，兩個端頭凈寬為7.5m，凈高為2.8m，中部凈寬為6.5m，凈高為2.8m。8128切巷為沿8#煤頂板掘進巷道，煤層平均厚度2.89m，煤層傾角平均為7°，煤層賦存穩定，屬復雜結構，屬中灰、中硫、中磷的無煙煤，煤層以半亮煤為主，內生裂隙發育。煤層直接頂為砂質泥巖，平均厚度為8.08m；基本頂為中粒砂巖，平均厚度為6.65m；直接底為砂質泥巖，平均厚度1.87m；基本底為中粒砂巖，平均厚度7.71m，如圖1所示。

圖1 8128切巷工作面綜合柱狀圖

2 切巷施工工藝選擇

方案一：采用二次成巷的施工工藝，先施工寬為5.0m、高為2.8m的小斷面切巷；綜采工作面安裝前期再進行擴幫，將采幫擴寬，最終形成兩個端頭寬為7.5m、中部寬為6.5m、高為2.8m的大斷面切巷，滿足綜采工作面液壓支架的安裝與運輸。

方案二：采用一次成巷施工工藝，全斷面一次掘出切巷所需寬度，使切巷斷面一次達到兩個端頭寬為7.5m，高為2.8m，中部寬為6.5m，高為2.8m。

方案一中采用二次成巷工藝，主要優點是切巷跨度較小，施工難度較小，后期礦山壓力顯現對切巷的影響較??；缺點是綜采工作面安裝前需二次擴幫，前期采幫已施工的所有支護全部損壞，人力、材料、設備以及其他成本大大增加，施工時人為擾動造成切巷前期已形成的內在支護結構遭到破壞，而且二次擴幫使綜采設備安裝速度和工期受到影響，不利于采掘正常銜接[4]。

方案二中采用的一次成巷工藝，主要優點是切巷和圍巖形成的內在結構避免了二次擾動破壞。施工工藝簡單，避免了掘進工作面設備的二次安裝，減少了施工工序，同時又大大地減輕了工人勞動強度；缺點是巷道一次性完成大跨度切巷，切巷礦壓顯現比較嚴重，需采用合理有效的高預應力錨網支護方案以減少安全隱患。

通過對比上述兩種方案，考慮到8128綜采工作面為該采區首采面，決定采用方案二的一次成巷工藝施工切巷。

3 切巷施工工藝

切巷施工采用EBZ-160型綜掘機沿煤層頂板截割并自行裝煤的方式，配合刮板輸送機+皮帶輸送機聯合出煤[5]。切巷施工時采用分斷面截割分次支護階梯施工成巷的方法[6]。先施工落山幫大斷面，支護完成后再施工采幫小斷面，全部支護完成算一個完整循環。

切巷開口5m內的施工，采用8128進風巷EBZ-160型綜掘機向東側方截割開口，配合綜掘機橋式轉載機出煤。

綜掘機進入切巷5m后，拆除橋式轉載機，在綜掘機后方安裝一部刮板輸送機隨掘進機將截割下的煤碳轉運到8128進風巷皮帶輸送機。

綜掘機進入切巷30m后，安裝橋式皮帶轉載機，形成綜掘機+橋式皮帶轉載機+刮板輸送機+皮帶輸送機聯合出煤系統。

考慮到切巷斷面較大，綜掘機無法一次性截割出整個斷面，正常掘進期間采用分斷面截割分次支護階梯施工成巷的方法。先按照正規截割順序割出落山幫5.0m×2.8m大斷面，然后頂部采用W鋼帶+經緯網+全錨索聯合支護，落山幫采用菱形網+鋼護板+錨桿聯合支護；掘進機退機后進至采幫，再按照正規截割順序掘出采幫1.5×2.8m小斷面，小斷面頂部采用經緯網+錨索聯合支護，采幫采用鋼塑網+玻璃鋼錨桿+木托板聯合支護，待頂幫支護全部達到設計要求的參數后進入下一個循環。綜掘機截割示意圖如圖2所示。

圖2 8128切巷一次成巷工藝綜掘機截割順序

4 支護參數的確定

4.1 頂部支護參數

兩端頭頂部采用W鋼帶+經緯網+全錨索聯合支護。W鋼帶選用BHW4-280-5050-950-6mmW鋼帶+BHW4-280-2400-1000-3mmW鋼帶；錨索選用Φ21.6×5200mm，1×7股高強度低松弛預應力錨索，排距為900mm。5050mmW鋼帶上施工錨索間距為950mm，2400mmW鋼帶中施工錨索間距為1000mm。

切巷中間部分頂部采用W鋼帶+經緯網+全錨索聯合支護。W鋼帶選用BHW4-280-5050-950-6mmW鋼帶；錨索選用Φ21.6×5200mm，1×7股高強度低松弛預應力錨索，排距為900mm。5050mmW鋼帶上施工錨索間距為950mm，其余部分補打單體錨索，配合使用高強度拱形可調心錨索托盤和可調心球墊。切巷施工完成后每5m補打一根中路柱，中路柱直徑不小于200mm，中路柱必須打緊背牢，支設到實底上，巷道過高時可穿石料或木鞋。中路柱支設要求滯后橋式皮帶機尾不超過5m。8128切巷斷面支護圖如圖3所示。

圖3 8128切巷斷面支護圖

圖4 8128切巷落山幫支護圖

圖5 8128切巷采幫支護圖

4.2 兩幫支護參數

切巷落山幫幫部采用螺紋鋼錨桿+菱形網+BHW4-280-450mm W鋼護板聯合支護，采幫幫部采用玻璃鋼錨桿+鋼塑網+木托板聯合支護；落山幫幫錨桿選用Φ20×2000mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，桿尾螺紋為M22，間距900mm，排距為850mm；采幫幫錨桿選用Φ20×2000mm的玻璃鋼錨桿桿，間距1000mm，排距為900mm。每排一根，交替布置距離頂板800mm或1800mm，距離底板900mm或1900mm。8128切巷落山幫支護圖如圖4所示，8128切巷采幫支護圖如圖5所示。

4.3 交岔點支護參數

交岔點及交岔點前后5m范圍內補打錨索加強支護。具體方式為：在距巷幫500mm處順巷依次布置雙孔W鋼帶托梁錨索以加強交岔點的支護，錨索采用Φ21.6×6200mm、1860N/mm2級低松弛錨索，錨索托盤采用拱形高強可調心異形錨索托盤。8128切巷交岔口加強支護示意圖如圖6所示。

圖6 8128切巷交點加強支護示意圖

5 施工要求

（1）巷道臨時支護采用穿鞋帶帽DN型內注式單體液壓支柱，每一側每次出煤后，經敲幫問頂安全檢查后，都須打設單體柱，單體柱數量根據頂板實際情況而定，但柱距不大于1m，距兩幫不大于1m，距煤頭不大于0.4m。鞋帽采用普通道木，規格為1300×140×120mm，柱腳必須墊實，初撐力不小于80kN。兩幫臨時支護：每幫打不少于1根戴帽戧柱，柱采用Φ180mm以上優質原木，柱帽采用Φ140～160mm的半開木，長800～1200mm，柱腳用木托板墊護，用木楔打緊打牢。

（2）Φ21.6mm頂錨索張拉預緊力不小于300kN（使用KZDB1.25×63型電動泵及YCD22-370型預應力張拉千斤頂時，壓力表讀數必須達到51MPa以上）。切巷落山幫幫錨桿必須使用扭力矩倍增器，扭力矩必須達到400N·m，幫錨桿錨固力不小于157kN；采幫玻璃鋼錨桿錨固力不小于50kN，扭力矩不小于40N·m。

6 結 論

8128切巷大斷面一次成巷技術在現場的成功應用，充分說明了在高預應力錨網支護方式下切巷一次成巷施工技術已經相當成熟，不單能夠快速成巷提高單進水平，節省大量的人力、物力成本，還實現了采煤工作面各種設備的快速安裝，緩解了采掘銜接緊張的矛盾，具有很好的經濟和社會效益，對同等地質條件下大斷面巷道施工提供了很好的借鑒和參考，值得推廣使用。