大斷面溜煤眼施工工藝研究應用

孔旭光

（晉能控股煤業集團正明煤業有限公司，山西 晉中 032600）

1 概述

正明煤礦3217 工作面井下位于三采區右翼，東面為3215 工作面（已掘），南面為總回風大巷（西段）及總軌道大巷（西段），北面為井田邊界煤柱。3217 運輸巷設計長度為1920 m，擔負3217 工作面運輸任務，設計服務年限1.5 a。由于南面布置了總回風大巷、總軌道巷，而三采區皮帶巷布置標高為+769.480 m，3217 運輸巷沿2#煤層底板掘進（半煤巖巷道），掘進標高+782.697 m，為了保證3217工作面煤矸正常運輸，縮短工作面運輸路線，需在3217 運輸巷機頭安裝位置施工一個溜煤眼，溜煤眼施工到位后與三采區皮帶巷貫通。

3217 運輸巷與三采區皮帶巷間距為9.8 m，層間巖體由上向下依次為：1）砂質泥巖，厚1.7 m，灰色，砂質結構，含細砂，含植物化石，質硬，節理較發育；2）1#煤，厚0.4 m；3）砂質泥巖及砂質頁巖，厚1.9 m，灰色，砂質結構，含砂，厚層狀，質硬，節理較發育；4）2#煤，厚2 m；5）中粒砂巖，厚0.9 m，白灰色，砂質結構，含中粒砂層，層間偶見質硬，節理較發育，層理水平；6）砂質頁巖及頁巖，厚2.0 m，灰色，砂質結構，含砂，厚層狀，質硬，節理較發育；7）4+5#煤，厚2.15 m；8）頁巖，厚3 m，灰色，厚層狀，質硬，節理較發育。

2 溜煤眼施工工藝及支護[1-5]

2.1 溜煤眼施工規格

3217 運輸巷溜煤眼斷面設計為立式圓筒形，掘進直徑3.0 m，凈直徑2.8 m，深度為9.8 m。溜煤眼施工主要分為兩部分，一部分為上部圓柱筒倉，下部分為錐體筒倉。圓柱筒倉施工深度為7.8 m，錐體筒倉施工深度為2.0 m，其中錐體筒倉下口直徑為0.8 m，如圖1。

圖1 3217 運輸巷溜煤眼布置剖面示意圖（mm）

2.2 溜煤眼施工工藝

為了保證溜煤眼施工效率，保證溜煤眼施工期間煤矸能夠快速運輸，決定采用反井鉆機施工溜煤眼煤矸運輸通道，然后采用松動爆破法依次擴刷斷面。

1）首先將ZYF0.9/90 型液壓反井鉆機安裝在3217 運輸巷指定位置，并將液壓系統及配件連接到位。鉆機先采用直徑為182 mm、鉆桿配套直徑為0.19 m 合金鋼鉆頭進行導向鉆孔施工，每節鉆桿長度為1.5 m，導向鉆孔中心線與溜煤眼中心線重合。

2）導向鉆孔施工到與三采區皮帶巷頂板貫通，貫通前在溜煤眼與三采區皮帶巷之間搭設工作盤，工作盤采用木柱搭設而成，工作盤長度為5.0 m，寬度為4.5 m（巷寬）。工作面中部預留一個長度及寬度為1.0 m 漏煤口，形成漏煤系統。

3）工作盤搭設完成后，將導向鉆頭拆下安裝擴孔螺旋鉆頭，鉆頭直徑為0.9 m。反井鉆進過程中每鉆進1.0 m 及時調整鉆機角度，保證沿煤倉中心線鉆進，直至與3217 運輸巷貫通，拆除反井鉆機。

4）反井鉆機施工完后，從溜眼上口開始布置環形松動爆破鉆孔，共計布置三排環形爆破孔，共計36 個鉆孔，孔深為1.0 m。其中，第一排、第二排鉆孔垂直底板布置，第三排鉆孔向筒壁方向以85°斜角布置，如圖2。

圖2 溜煤眼圓柱筒倉段爆破鉆孔布置示意圖（mm）

5）鉆孔施工完后，對每個鉆孔內填裝一支毫秒延期電雷管和一支礦用乳化炸藥，單孔裝藥量為0.3 kg，采用正向裝藥方式，用水炮泥進行封堵，封堵長度不得低于0.5 m。

6）爆破后保證施工斷面直徑為3.0 m，欠挖部分繼續爆破擴刷，直至設計斷面。爆破后煤矸從中部鉆孔下方至工作盤，然后人工將煤矸清理至三采區皮帶運出。

7）溜煤眼圓柱筒倉施工到位后停止爆破施工，從三采區皮帶巷頂板向上部布置反掘松動斜孔施工錐體筒倉。鉆孔深度為1.0 m，鉆孔布置傾角為80°，施工到位后與圓柱筒倉貫通。

編號 鉆孔深度/m單孔裝藥量/kg裝藥方式聯線方式爆破方式1～36 1.0 0.3 正向裝藥串聯連接松動爆破

3 溜煤眼支護

3.1 溜煤眼鎖口支護

1）對溜煤眼上口采用工字鋼梁進行鎖口支護。首先對溜煤眼上口進行起底，起底深度0.5 m，以溜煤眼邊線向東西兩側各延伸1.0 m，向南北兩側各延伸0.5 m，如圖3。

圖3 溜煤眼鎖口及筒壁支護示意圖（mm）

2）上口起底完成后，對起底處安裝梯形工字鋼棚，鋼棚橫梁2 根長度為5.0 m，縱梁長度為4.0 m，縱梁共計4 根；每根橫梁上布置5 個錨桿支護孔，縱梁上布置3 個錨桿支護孔，鋼棚采用錨桿固定在底板上。

3）梯形工字鋼棚安裝后，對起底區進行混凝土澆筑，澆筑到位后與3217 運輸巷底板齊平。

3.2 溜煤眼筒壁支護

1）溜煤眼筒壁支護與爆破施工同步進行，當溜煤眼施工深度達1.0 m 時開始對溜煤眼筒壁進行錨桿（索）、鋼筋網支護，錨桿與錨索采用交錯布置，錨桿與錨索布置排距為1.0 m。

2）錨桿長度為2.0 m、直徑為22 mm，錨索長度為3.5 m、直徑為17.8 mm。錨桿（索）布置間距為0.5 m，采用環形布置方式，每排布置8 根錨桿（索）。錨桿（索）外露端用長度為0.45 m、寬度為0.25 m“W”型鋼帶預緊。

3）溜煤眼圓柱筒倉共計施工3 排錨桿、3 排錨索，錐體筒倉共計施工2 排錨桿，筒壁鋪設的鋼筋網采用6 mm 圓鋼編制而成，每片網長度為1.2 m，寬度為1.0 m。

3.3 溜煤眼筒壁支模澆筑

為了提高溜煤眼筒壁圍巖穩定性，筒壁支護后需對筒壁支模板進行混凝土澆筑，具體施工方案如下：

1）采用特制的模板、鋼筋網、錨桿聯合進行支模。支模澆筑從下往上依次施工，先對錐體筒倉進行支設模板，在錐體筒倉四周施工2 排固定錨桿，每排6 根，錨桿長度為0.8 m，錨桿錨固后外露長度為0.1 m。

2）固定錨桿安裝在其端頭，依次安裝鋼筋網、模板并采用鉛絲捆綁，在錨桿外露端安裝一塊鋼方墊，對錐體筒倉下端采用鋼板進行封堵。錐體筒倉模板支設后與筒壁之間形成寬度為0.1 m 的澆筑封閉空間。

3）模板支設完成后，3217 運輸巷攪拌的混凝土通過直徑0.1 m 的柔性膠管對澆筑封閉空間進行澆筑。

4）錐體筒倉澆筑3 h 后，開始對圓柱筒倉支模板并進行澆筑施工。圓柱筒倉內每層模板支設高度為1.0 m，每層模板采用3 排錨桿及鋼筋網固定，每排6 根錨桿，模板固定方式與錐體筒倉模板固定方式相同。模板支設完后進行混凝土澆筑，以此類推直至澆筑到位后與溜煤眼上口接觸嚴實。

4 結語

1）3217 運輸巷溜煤眼采取鉆機反井法提前施工了煤矸運輸通道，保證了后期掘進煤矸運輸效率，避免了傳統吊桶裝巖運輸效率及安全系數低等難題，加快了溜煤眼施工進度，3217 運輸巷溜煤眼平均掘進進度為4.0 m/d。

2）對溜煤眼筒壁采取聯合支護技術后，有效控制了筒壁圍巖，在施工過程中未出現筒壁巖體垮落現象，保證了后期溜煤眼安裝施工安全。