大斷面巷道支護技術應用

劉 濤

（汾西礦業集團高陽煤礦， 山西 孝義 032300）

引言

某煤礦大斷面巷道支護施工，有效提高了礦井巷道支護的利用率、通風、防沖及機電運輸等方面的安全性。與此同時，為工作人員創設了較好的工作環境，利于嚴格控制企業成本、維護企業的經濟效益，因而應有效運用大斷面巷道支護技術。

1 大斷面巷道支護改革狀況分析

參照相關大斷面支護改革文件標準、規定，進行了該礦21141 工作面大斷面巷道支護、21172 工作面大斷面巷道支護。21172 工作面屬于主配采工作面，能實行該礦調整布局，達到大斷面支護的最佳效果，該礦通過與院校合作，可結合工作面地質力學環境、深部巷道圍巖情況，確定大斷面、保證預應力、圍巖穩定性、局部巷道封閉狀態等方面的安裝要求，從而為這一巷道支護提供指導。21172 工作面上巷及下巷設計長度分別為1 460 m、1 465 m，切眼尺寸為180 m，上、下巷均選擇錨網索及36U 拱形可縮性支架支護作業，保留350 mm 左右讓壓距，設計巷道高度、寬度、掘進斷面、凈斷面分別為5 m、6.2 m、32.5 m2、25 m2。錨桿使用的為Ф22 mm×2 500 mm 全螺紋等強錨桿、1 節ZK2350 型樹脂藥卷，將間排距設計為600 mm×600 mm，選用雙層菱形金屬網、鋼絞線錨索，頂部有4根Ф18 mm×8 000 mm 錨索，兩幫使用4 根Ф18 mm×6 000 mm 錨索，另外U 型鋼棚間建議通過9 道連接板進行連接處理，目的是為提高支架的穩定，當前上巷、下巷分別掘進了700 m、430 m。

2 大斷面支護改革、支護技術應用情況研究

大斷面巷道內部容易發生工作面變形問題，這會對工作人員生命安全、項目進度構成直接的影響，因而需在施工前進行礦井內部深度探測、分析，如果存在監測圖像內部煤礦巷道位移問題，應在第一時間分析相關參數變化，做好相應的記錄工作。

2.1 提高管理人員的重視度

其一，煤礦企業定期組織專題會議非常必要，要求正確看待安全掘進、巷道支護改革相關工作，提高該方面的重視以便為巷道支護改革奠定堅實基礎[1]。其二，需要基礎區隊聯系具體狀況實行任務合理分配、評定工程驗收。其三，生產技術部門定期對快速掘進相關經驗進行總結、分析，借助礦區OA 自動辦公系統的作用，及時發布一些快速掘進相關論文，有效調動相關工作人員參與進來，然后給出相應的建議、反饋，目的是為了快速掘進持續改進工作奠定堅實的基礎。其四，每周為單位開展頂板管理例會及掘進例會活動，主要分析大斷面巷道支護常見問題，針對未嚴格遵照施工者予以相應的懲處，認真按照要求施工者給予一定的獎勵，從而有效調動基層單位快速掘進的工作熱情。其五，由調度室整理上巷進尺、下巷進尺方面內容，并將其作為調度會通報的主要部分，旨在細化統計工作面進尺、錨桿質量相關工作，在發生生產問題時及時處理。

2.2 施工工藝方法的優化對策

生產技術部門需聯系具體狀況作以總結、對比、分析等處理，在此之后編制該礦大斷面巷道支護方案用以滿足安全生產的具體需要，為加工、現場施工提供良好的支持[2]。為降低巷道高度所致施工挑戰性大的問題，建議使用大功率、截割大寬度，以及高度高等的綜掘機，通過臺階法進行施工作業，將巷道按照2個部分施行，上部割出施工臺階的深度、高度分別為1.2 m、2.6 m。工作人員在臺階上施工頂板、煤墻護幫網，對斷面高重新搭設工作臺問題進行處理的效果理想，而且能夠規范工作人員上操作臺行為、下工作臺行為。不僅如此，斷面大的情況下建議采取綜掘機，及時割出兩側棚腿的位置并實行打錨網操作，應遵循中腰線、相關標準架設棚柜，然后實行U 型卡將腿固定于幫錨桿位置，將原上梁掘進機截割頭第二環截齒挑梁轉變，此時架棚經45 min 左右降低至20 min 左右，可有效節省操作的時間。使用風動錨桿安裝機具，對錨桿螺絲作以緊固，并有效改變原上錨桿螺絲人工扳手處理的模式，每根節省時間約5 min 左右，錨桿預緊力加強，這時可通過卡纜并環提高棚腿連接部位強度及固定的效果，認真實行連接、棚梁搭接位置標記操作，從而利于從根本上保證架棚的整體質量。

2.3 多工序平行作業要點

完成正前卸壓爆破孔和兩側卸壓爆破孔平行作業，進行煤壁注水、大型材料運輸，以及道軌延伸鋪設、各個管路及風筒延伸等工作，以此嚴格控制各項操作的時間。除此之外，應該將放卸壓炮安排在交接工作時，其他工作人員認真做好施工準備工作，使用EDS0200 綜掘機的能力較強，可加快出煤的速度，確保巷道整體成型的效果。采用特殊底皮帶凹形托輥裝置，可運輸小型支護材料，達到平行作業的具體標準。在進行頂幫錨桿安裝時，在滯后窩面＜6 m 范圍頂部錨索作以安設處理，以此確保支護作業的效率，要求遵循相關標準完成頂部離層儀、錨桿測力計安裝相關工作，然后實行礦壓觀測、平行作業[3-4]。與此同時，應使用功率較大的綜掘機，開掘進機時安排1 人看燈，主要負責安全問題；1 人負責膠帶輸送機安全運行其他運料，做好相關準備工作。此外，結合煤體軟硬程度應用幫錨桿后工作面為8 m，可獲得平行作業的效果。

2.4 配置相應的裝備

獲得企業方面支持的同時，定期引進先進的設備，能滿足快速掘進的要求，對整體布局作以調整，并充分發揮出設備的最大應用價值。采用EDS-200 型綜掘機能提高出煤的安全、效率，在這個過程使用氣動手持鉆機緊固卡纜螺絲、錨桿螺絲，主要的目的為加強錨桿預緊力、提升錨桿安裝的速度，使得安裝質量得到有效保障[5]。值得一提的是，風動錨桿鉆機及風動錨索鉆機的使用，在減少錨桿施工、錨索孔施工的時間方面優勢突出，同時能夠確保鉆孔施工質量、加快打錨桿支護的速度[6]。

3 大斷面巷道支護效果探討

3.1 在安全生產方面的效果

隨著斷面、巷道高度、寬度等的不斷加大，致使巷道四周支撐壓力高峰區容易受到煤層深部轉移，這時支撐壓力高峰區和巷道間煤體厚度發生變化，所以沖擊作用下煤體緩沖應力釋放，巷道破壞、沖擊地壓作用下造成的影響較大，而且抗變形能力得以提升，有助于很好的處理沖擊地壓問題、巷道壓力大問題，并加強抗變形方面能力。沖擊地壓的發生允許巷道變形量增加，可釋放煤體應力，提供一定的讓壓空間，有助于加強對工作人員的保護，沖擊地壓后恢復生產的時間得以控制，究其原因和巷道使用大斷面強聯鎖、強支護存在緊密關聯性，故此會在變形問題發生后恢復正常作業。大斷面巷道掘進后風筒經原Ф600 mm 增加到Ф1 000 mm 變化，局部通風機通過28 kW 增加到110 kW 變化，掘進供風能力由250 m3/min 增加到850 m3/min 變化，綜放工作面風量會≥1 600 m3/min，這時21141 工作面、21172 工作面瓦斯濃度降低至0.3%左右。不僅如此，全礦井通風阻力下降，礦井負壓經2 600 Pa 降低到1 800 Pa 左右，并可保證通風系統的穩定性，降低礦井通風機高負壓通風，對治理瓦斯和煤層自然防護的影響較大。大斷面錨網索和36U型鋼支護，會按照被動到主動的方向進行支護方面改變，能夠很好的利用錨網和錨索，防止發生軟煤體、煤體氧化升溫、火災事件等情況。大斷面支護巷道通行、運料均非常便捷，可提高工作人員工作便捷性、舒適度，確保工作的安全空間及工作環境充足，大斷面巷道支護改革有助于在第一時間消除回采工作面超前應力區域爬行通道，還能維護工作人員的權益、確保工作人員的健康[7-8]。

3.2 在經濟效益方面的效果

21172 工作面使用的為大斷面巷道支護，可有效提高大斷面巷道支護作業的效益。21201 工作面下巷會采用錨網及工字鋼拱形支架進行支護作業，巷道斷面面積在15 m2左右，巷道初始掘進材料的資金約為5 780 萬元/m，掘進巷道費用為1 700 元/m，這一巷道壓力非常大、支護強弱擴修3 次，累計材料費用為11 790 元/m。21172 下巷會采用高強度錨網索和36U大斷面支護，巷道斷面在20 m2左右，巷道掘進數月核算巷道初始掘進材料費用為14 000 元/m，工作人員工資3 850 元/m。

4 結語

大斷面掘進作業施行后，確定了大斷面巷道支護規范、相關標準，可為煤巷支護時禁止返修打下良好的基礎，如此一來能夠達到長壁工作面生產斷面要求的同時，使得回采動壓簡化、順利進行超前加強支護作業，明確支護技術的發展方向。同時采煤技術持續完善開采深度加大、地下深層環境較差，煤礦企業為提高開采工作量，應明確開采安全方面的相關標準，科學運用支護技術進行處理，以此提高大斷面巷道支護的整體效率和安全性。