淺議底分層工作面切眼大斷面一次成巷

常征征

(焦作煤業集團趙固(新鄉)能源有限責任公司，河南 輝縣 453634)

0 引言

11072工作面位于趙固一礦東一盤區，為底分層工作面，設計采用走向長壁后退式采煤方法沿人工假頂回采。頂層的11071工作面已于2012年2月回采結束。工作面切眼設計總長度183 m，沿人工假頂掘進，梯形斷面：頂部凈寬7 500 mm，底部凈寬8 700 mm，凈高3 400 mm。

現采用相向錯位對掘的方式進行掘進，掘進過程分為前期(B-B)和后期(C-C)掘進。2個隊伍分別由切眼上、下口沿回采側和非回采側施工前期斷面。貫通后變更設計參數施工后期斷面繼續掘進。后期施工時巷道已實現錯位貫通，只需要進行擴刷、將頂梁進行搭接。這樣，切眼上下對掘的平行作業極大地縮短了工期。底分層工作面切眼對掘一次成巷如圖1所示。

圖1 底分層工作面切眼對掘一次成巷

1 斷面及頂板支護設計

前期斷面為梯形斷面：頂部凈寬4 380 mm，底部凈寬4 980 mm，凈高3 400 mm，凈斷面積15.91 m2；掘進頂部寬度4 700 mm，底部寬度5 297 mm，高度3 500 mm，掘進斷面積17.5 m2。采用4.5 m(梁)×3.6 m(柱)梯形棚支護，棚距800 mm。頂梁采用36#U鋼加工，切眼設計幫部棚腿采用12#工鋼加工。切眼中線側巷幫距U鋼梁頭200 mm、400 mm各打設一根單體液壓支柱代替棚腿(方便貫通后施工后期斷面)。前期掘進斷面支護斷面如圖2所示。

圖2 前期掘進斷面支護斷面(B-B)

后期斷面為貫通后擴刷斷面：梯形斷面，頂部凈寬2 780 mm，底部凈寬3 380 mm，凈高3 400 mm，凈斷面積10.47 m2；掘進頂部寬度3100mm，底部寬度3 621 mm，高度3 500 mm，掘進斷面積11.76 m2。斷面采用3.5 m(梁)×3.6 m(柱)梯形棚支護，棚距800 mm。后期斷面U鋼頂梁與一次掘進U鋼頂梁使用三道卡纜連接，搭接長度500 mm。后期擴刷斷面支護如圖3所示。

圖3 后期擴刷斷面支護圖(C-C)

頂梁與柱頭接口處加設墊板(舊皮帶)，墊板規格120 mm×90 mm×10 mm。棚間安設連接板，其中前期斷面每棚安設4塊連接板(頂板2塊，工鋼棚腿2塊)，頂板連接板分別偏一次掘進巷道中心線兩側1 950 mm處安設，后期斷面每棚安設3塊連接板(頂板1塊，工鋼棚腿2塊)，頂板連接板偏切眼巷道中心線南3 450 mm處安設。工鋼棚腿連接板均距柱頭200 mm、1 800 mm處安設。頂梁連接板采用16 mm鋼板加工，寬度70 mm，長620 mm；棚腿連接板采用9 mm鋼板加工，長1 040 mm，頂板采用U鋼卡纜，U型卡采用φ 20 mm鋼筋加工。

2 幫部支護設計

前期掘進過程中為方便貫通后的繼續掘進擴刷，避免不必要的材料浪費，巷道兩幫使用的支護材料不盡相同。

巷道非回采側幫部采用φ 20 mm×2 400 mm無縱筋左旋螺紋鋼高強錨桿，間排距1 200 mm×800 mm，呈“3-3”布置。每根錨桿配合拱形高強度托板和W鋼護板護表，拱形高強度托板高度不低于36 mm，托板規格150 mm×150 mm×10 mm，承載能力不低于210 kN，W鋼護板規格450 mm×280 mm×5 mm，勒高不低于25 mm。每根錨桿使用2支Z2350型樹脂錨固劑錨固，預緊扭矩不小于300 N·m，錨固力不小于100 kN，錨桿外露螺母長度10～50 mm。

前期掘進斷面單體點柱代替柱腿一側幫部采用φ 20 mm×2 400 mm玻璃鋼錨桿支護，錨桿每棚打設1排，呈“2-2”布置，間排距1 200 mm×800 mm，上部第一根錨桿距頂板600 mm。每根錨桿配合蝶形托盤和W鋼護板護表，蝶形托盤直徑為125 mm，W鋼護板規格450 mm×280 mm×5 mm。每根錨桿使用2支Z2350型樹脂錨固劑，預緊扭矩不小于40 N·m，錨桿外露螺母長度30～70 mm。

頂板及幫部均使用菱形網裱褙，規格1 500 mm×3 000 mm，網孔規格70 mm×70 mm。網片搭接寬度不少于3格(210 mm)，每間隔2格(140 mm)使用14#鐵絲雙股雙道綁扎，“三花”布置，鐵絲頭朝向煤(巖)壁側。棚后使用荊棍裱褙，荊棍長950 mm，頂板荊棍15根，間距300 mm，北幫荊棍7根，間距500 mm，空幫、空頂處采用木料或煤袋充填。

3 補強支護設計

后巷采用槽鋼梁錨索+單體液壓支柱配合π型鋼梁補強支護。槽鋼梁錨索滯后掘進迎頭不超過30 m，偏切眼前期掘進中心線單體點柱側600 mm打設1排，槽鋼梁采用14#槽鋼加工，長3 000 mm，一梁三索，眼距1 200 mm，錨索規格：φ 21.6 mm×8 300 mm，鋼墊板規格：100 mm×200 mm×16 mm，鎖具規格：M22。每根錨索使用3支Z2350型樹脂錨固劑錨固，預緊力不小于300 kN，錨索外露長度150～250 mm。單體液壓支柱平行巷道中心線布置，偏前期掘進巷道中心線單體點柱側400 mm。一梁五柱，柱距600 mm，單體液壓支柱初撐力不小于11.5 MPa(90 kN)，滯后掘進迎頭不超過40 m。

4 錯位貫通后繼續掘進設計

對掘過程中嚴格按照給定中線(前期掘進中線)施工以便控制貫通點位置的頂梁搭接規范，保證支護強度。貫通后繼續掘進過程中要根據現場情況要優先保證頂梁搭接。

前期掘進時，將U鋼頂梁搭接處的卡纜和單軌吊底座安好。搭接卡纜共3副，分別偏前期掘進巷道中心線單體點柱側1 850 mm、1 950 mm、2 050 mm；卡纜間距142 mm。后期繼續掘進擴刷時，超前2棚將前期斷面單體點柱和連接板取掉，截割完上部后及時上3.5 mU頂梁并與前期斷面的4.5 mU頂梁使用卡纜連接，搭接長度500 mm。頂板破碎時一次只準超前取1棚單體柱和連接板。

5 設計補充

1)巷道掘進期間如遇到頂板破碎，利用廢舊錨桿或廢舊麻花鉆桿及時打設金屬骨架超前維護頂板，廢舊錨桿規格為φ 20 mm×2 400 mm，廢舊麻花鉆桿長2 400 mm，金屬骨架與頂梁垂直布置，上仰+2°～+4°打設，間距300 mm(根據現場頂板情況可適當調整)，每2棚打設1次。打設金屬骨架使用ZQS-60/2.0S型氣動手持式鉆機，配麻花鉆桿，鉆頭使用φ 28 mm羊角鉆頭。

2)巷道開口及拐角幫部第1棚、第2棚鋪設雙層菱形網，拐角處網片鋪設嚴禁為網片搭接處。

3)局部幫部或頂板因壓力較大造成幫部鼓出、網片撕裂或頂板網片吊兜時，須用14#鍍鋅鉛絲雙股把網片重新綁扎牢固(間隔不大于2格)。

4)巷道地質條件發生變化時，應根據變化程度，調整支護參數或采取應急措施及時處理，可打設槽鋼梁錨索或叉子棚進行加強支護。

6 結語

采掘接替正常是礦井維持安全生產，順利完成生產任務的前提。在工期緊張的情況下，合理協調作業時間和空間是提升工程進度的最便捷途徑，簡化不必要的作業步驟更為此后的工作面順利接替提供了保障。錯位貫通后繼續向前掘進又省去了以往施工底分層切眼二次擴刷過程中替換支護設施、綜掘機后退、重裝煤流設備等工序，大大加快了切眼順利完工。