大傾角開切眼導(dǎo)硐上山施工工藝實踐

▊ 文/郭建龍

在煤炭采掘生產(chǎn)實踐中，大傾角開切眼由于受坡度限制，導(dǎo)致向上運輸出煤困難。中國華能華亭煤業(yè)集團(tuán)赤城煤礦面對1502-1工作面43°大傾角開切眼施工難題，通過采用分層爆破、臺階式掘進(jìn)方法，從下向上進(jìn)行導(dǎo)硐施工，探索出了一套行之有效的大傾角開切眼導(dǎo)硐上山施工工藝及方法，取得了良好的安全及經(jīng)濟效益。

一、工程概況

赤城煤礦1502-1工作面位于一采區(qū)二區(qū)段上分層，區(qū)內(nèi)主采煤層為5-2煤，煤層厚度為7.5～16m，平均為11m，煤層傾角為36°～53°，煤層硬度f=2～3，節(jié)理發(fā)育。5-2煤含3～12層夾矸，夾矸多為灰白色砂質(zhì)泥巖和灰黑色碳質(zhì)泥巖，厚度在0.1～1.5m之間，其中1.5m的夾矸為灰黑色碳質(zhì)泥巖。煤體裂隙發(fā)育，大部分已被灰白色鈣質(zhì)薄膜充填，個別地段間有黃鐵礦薄膜。

開切眼位于8～9號勘探線間，東南部毗鄰5-2煤隱伏露頭，地面標(biāo)高位于1239～1300m之間，井下標(biāo)高位于662.029～725.500m之間，傾斜長度為117.5m。開切眼斷面為矩形，掘?qū)?.0m，掘高3.2m，掘進(jìn)面積25.6m2，采用錨網(wǎng)索+木垛+抬棚鋼梁聯(lián)合支護(hù)；導(dǎo)硐寬×高為3.5m×3.2m，支護(hù)方式為錨網(wǎng)索+抬棚鋼梁聯(lián)合支護(hù)。

二、施工方案

由于煤層傾角為36°～53°，開切眼傾角為43°，1502-1工作面開切眼掘進(jìn)采用先從老塘幫側(cè)自下而上導(dǎo)硐貫通，以解決掘進(jìn)出煤問題，再從開采幫側(cè)進(jìn)行二次擴掘成巷、炮掘施工形成開切眼；導(dǎo)硐采用人工打眼、分次爆破臺階式掘進(jìn)、搪瓷溜槽配合刮板輸送機出煤；錨網(wǎng)索支護(hù)+抬棚鋼梁補強支護(hù)頂板。

三、施工工藝

1.掘進(jìn)方式

（1）導(dǎo)硐開口段掘進(jìn)施工方法。導(dǎo)硐開口前先對開口段1502-1運輸順槽巷頂部進(jìn)行補強支護(hù)，對帶式輸送機、纜線、管路、照明等設(shè)施采取保護(hù)措施后，采用全斷面一次爆破的方式施工。在開口段，人工將煤翻入帶式輸送機外運，掘進(jìn)6～12m后安裝40T刮板輸送機與帶式輸送機搭接形成出煤系統(tǒng)。

（2）導(dǎo)硐掘進(jìn)施工方法。上山導(dǎo)硐掘進(jìn)過程中由于切眼坡度為43°，為消除迎頭片幫煤掉落傷人的風(fēng)險及便于支護(hù)作業(yè)，導(dǎo)硐掘進(jìn)采用分層爆破臺階式掘進(jìn)。在距離迎頭2～3m位置設(shè)置攔矸網(wǎng)，攔截茬面落煤，防止迎頭落煤飛濺傷人，同時形成較為平坦的作業(yè)平臺。掘進(jìn)時，先掘進(jìn)上部2.2m，待頂部及兩幫高處支護(hù)完畢后，通過設(shè)置在溜槽側(cè)的放煤口放出攔矸網(wǎng)中積煤，再掘下部1m，依次循環(huán)。上山掘進(jìn)迎頭每前進(jìn)1.5m延伸一次搪瓷溜槽，每前進(jìn)2m鋪設(shè)一次行人臺階，每前進(jìn)3m延伸一次行人隔離帶安全設(shè)施及攔矸網(wǎng)。

2.掘進(jìn)工藝

導(dǎo)硐炮掘施工工藝流程：導(dǎo)硐前的準(zhǔn)備工作→敲幫問頂→延伸中腰線→打眼→瓦斯檢查→裝藥→聯(lián)線→瓦斯檢查→撤人警戒→爆破→排炮煙→瓦斯檢查→灑水消塵、敲幫問頂→臨時支護(hù)→頂板及兩幫上部永久支護(hù)→出煤→打眼→瓦斯檢查→裝藥→聯(lián)線→瓦斯檢查→撤人放警戒→爆破→排炮煙→瓦斯檢查→灑水消塵、敲幫問頂→打注兩幫下部錨桿并鋪設(shè)網(wǎng)→清理工作面（完成一個循環(huán)）。

3.落煤、支護(hù)工藝

（1）落煤工藝。為防止爆破后茬面煤塊飛濺滾落，在茬面后方2～3m位置設(shè)置攔矸網(wǎng)，攔截爆破落煤，同時形成便于人員作業(yè)的平臺。掘進(jìn)時先爆破上部2.2m，頂部及兩幫高處支護(hù)完成后從溜槽側(cè)放出積煤，再爆破下部1m，依次循環(huán)。

（2）出煤工藝。在導(dǎo)硐開口圓弧過渡段，采用人工將煤翻入帶式輸送機外運，掘進(jìn)6～12m后安裝40T刮板輸送機與帶式輸送機搭接形成出煤系統(tǒng)。掘進(jìn)20m后安裝搪瓷溜槽與刮板輸送機搭接形成出煤系統(tǒng)。

（3）臨時支護(hù)工藝。導(dǎo)硐掘進(jìn)期間，工作面拱頂部位打3～5根與工作面夾角成75°的超前支護(hù)錨索控制頂板，同時在茬面中部位置以43°仰角“三花”打注3根Φ21.6mm×7300mm的錨索，配合護(hù)幫網(wǎng)控制迎頭片幫。每次放炮前拆除護(hù)幫網(wǎng)，放炮后及時恢復(fù)護(hù)幫網(wǎng)，并將錨索張緊，使護(hù)幫網(wǎng)緊貼迎頭煤壁，防止煤壁片幫。

（4）永久支護(hù)工藝。臨時支護(hù)后及時打注頂板錨桿及錨索，再打注幫部錨桿。支護(hù)順序為先頂后幫，頂部支護(hù)由中間向兩側(cè)進(jìn)行，幫部支護(hù)由上向下進(jìn)行。之后，在茬面3.2m采用DW-3.5m單體液壓支柱配合3.2m“π”型梁“一梁四柱”支設(shè)傾向抬棚補強支護(hù)頂板。

四、安全防護(hù)措施

1.頂板安全防護(hù)

防止掘進(jìn)期間出現(xiàn)冒頂，采用超前支護(hù)對巷道頂板進(jìn)行支護(hù)，每次爆破落煤后，工作面拱頂部位打3～5根與工作面夾角成75°的超前支護(hù)錨索控制頂板，同時為防止爆破及頂板來壓撕裂頂部金屬網(wǎng)導(dǎo)致頂板漏冒及大塊煤飛濺、滾落傷人，頂部鋪雙層金屬網(wǎng)支護(hù)。

2.導(dǎo)硐掘進(jìn)期間茬面防護(hù)

（1）迎頭防片幫措施。切眼在導(dǎo)硐掘進(jìn)期間，在茬面以43°（開口段20°）仰角打注3根Φ21.6mm×7300mm的錨索，配合鋼筋護(hù)幫網(wǎng)控制迎頭片幫。護(hù)幫網(wǎng)使用Φ16mm鋼筋作為骨架和Φ6.5mm網(wǎng)孔規(guī)格為50mm×50mm鋼筋網(wǎng)焊接加工。3根Φ21.6mm×7300mm錨索“三花”布置并平行切眼坡度打注，利用錨索托板將護(hù)幫網(wǎng)片牢牢固定在掘進(jìn)茬面，隨著工作面掘進(jìn)循環(huán)及時張緊錨索。每掘進(jìn)5個循環(huán)（4.0m）后重新布置一組錨索。每次放炮前拆除鋼筋護(hù)幫網(wǎng)，放炮后及時恢復(fù)鋼筋網(wǎng)，并將錨索張緊，使鋼筋網(wǎng)緊貼迎頭煤壁，防止迎頭片幫。

（2）迎頭防煤塊飛濺滾落措施。茬面采用φ48mm鋼管、φ6.5mm鋼筋網(wǎng)、φ3.5m m菱形金屬網(wǎng)、φ12.5mm鋼絲繩設(shè)置擋矸網(wǎng)，擋矸網(wǎng)向溜槽方向傾斜設(shè)置以便于出煤。搭設(shè)擋矸網(wǎng)時，先分別使用2根φ48mm鋼管橫向設(shè)置、2根φ48mm鋼管豎向設(shè)置，形成骨架；在鋼管骨架后先后鋪設(shè)100mm網(wǎng)格φ6.5m m鋼筋網(wǎng)和50 m m網(wǎng)格φ3.5mm菱形金屬網(wǎng)；最后在鋼管骨架后設(shè)置兩道φ12.5mm鋼絲繩加固擋矸網(wǎng)，鋼絲繩通過布置在幫部φ21.6mm×4500mm錨索固定。

3.底板安全防護(hù)

因煤層節(jié)理發(fā)育、夾矸較多，掘進(jìn)過程中局部底板下滑嚴(yán)重。為保證切眼高度及后期液壓支架安全安裝，采用φ6.5mm、網(wǎng)孔150mm×150mm的鋼筋網(wǎng)片和φ3.5mm菱形金屬網(wǎng)，配合φ22mm×2400mm高強螺紋鋼錨桿打注底錨，加固支護(hù)底板，防止底板下滑造成切眼高度超高和坡度不統(tǒng)一及大塊煤飛濺滾落傷人。

4.刮板輸送機、搪瓷溜槽防滑措施

（1）刮板輸送機及搪瓷溜槽安設(shè)在上山方向刷擴幫側(cè)，溜槽外邊緊貼擴刷側(cè)。刮板輸送機機頭用12號工字鋼焊接機頭架，機頭架與刮板輸送機機頭連接固定，機頭部打壓柱固定并使用φ12.5mm鋼絲繩雙股將刮板輸送機機頭兩側(cè)向后固定于巷道底板錨桿上。刮板輸送機每隔1節(jié)溜槽設(shè)置1節(jié)專用注錨溜槽，即在溜槽兩側(cè)底槽邊焊接鋼托板（長×寬×厚=100mm×100mm×10mm），中孔直徑為24mm，用于打注底錨固定溜槽。刮板輸送機機尾兩側(cè)打注φ22mm×2400mm普通錨桿進(jìn)行錨固。

（2）搪瓷溜槽安設(shè)時用8號鐵絲將其首尾相連，每隔2節(jié)溜槽1節(jié)打注1根φ22mm×2400mm底錨固定溜槽。

5.切眼導(dǎo)硐掘進(jìn)期間行人安全防護(hù)

（1）切眼在導(dǎo)硐掘進(jìn)期間，在距離老塘側(cè)幫部20 0 0 mm處沿傾向支設(shè)抬棚進(jìn)行補強支護(hù)，抬棚采用DW-3.5m單體液壓支柱配合3.2m“π”型梁“一梁四柱”支設(shè)。然后在距離老塘側(cè)800mm位置處沿傾向每隔3m打設(shè)一根單體液壓支柱，全斷面掛防護(hù)網(wǎng)封閉形成隔離網(wǎng)。隔離網(wǎng)內(nèi)每隔10m設(shè)置一道安全門，行人通過時打開，通過后及時關(guān)閉，以攔截下滑滾落的煤（矸），防止傷人事件發(fā)生。

（2）隔離網(wǎng)形成后，在導(dǎo)硐行人側(cè)（老塘側(cè)）鋪設(shè)行人臺階，行人臺階采用廢舊錨桿和鋼筋托梁加工，臺階面使用鋼板焊接。行人臺階每隔2m打注底錨固定。

（3）在行人側(cè)上行右?guī)筒糠笤O(shè)一趟Φ20mm麻繩作為行人扶手，并每隔1.6m牢固綁扎至老塘側(cè)金屬網(wǎng)及鋼筋托梁上。