工作面松軟破碎煤體大斷面切眼施工技術(shù)

楊勝學(xué)

【摘 要】為提高大斷面切眼掘進(jìn)速度和支護(hù)穩(wěn)定性，避免二次擴(kuò)掘?qū)η醒蹏鷰r造成多次擾動(dòng)，保證工程及施工安全，通過(guò)優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)和施工工藝，采用切眼異形斷面錨網(wǎng)索一次掘支成巷技術(shù)，減少了施工工序，提高了掘進(jìn)速度，降低了支護(hù)材料消耗，改善了巷道圍巖受力狀態(tài)，提高了巷道支護(hù)穩(wěn)定性。

【Abstract】In order to improve the large section cut excavation speed and support stability， avoid the multiple disturbances caused by the secondary expansion on the cut rock， ensure the safety of engineering and construction， the support design and construction technology is optimized， the cross-section anchor cable once driving roadwaytechnique is used， which reduced the construction process and improved the driving speed， reduced support material consumption， improved the surrounding rock stress state， improved the stability of roadway.

【關(guān)鍵詞】大斷面切眼；異形斷面；一次掘巷

【Keywords】large section cutting hole； special-shaped section； once driving roadway

【中圖分類號(hào)】TD82-9 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）11-0166-02

1 引言

大斷面切眼支護(hù)參數(shù)和施工工藝一直是煤礦開(kāi)采的重要技術(shù)，選擇的支護(hù)方式、支護(hù)參數(shù)及施工工藝不一樣，將在很大程度上決定著圍巖的擾動(dòng)程度、支護(hù)質(zhì)量、開(kāi)掘后的圍巖穩(wěn)定性及施工速度[1]?？茖W(xué)的支護(hù)設(shè)計(jì)和掘進(jìn)方法是實(shí)現(xiàn)煤礦大斷面切眼快速、安全、優(yōu)質(zhì)施工的保證。

2 工作面工程概況

5521—21工作面為急傾斜特厚煤層水平分段綜采放頂煤開(kāi)采工作面，工作面位于1390水平，距地表垂高538m，走向818m，切眼寬80m；工作面開(kāi)采高度14.5m，其中機(jī)采高度2.8m，放頂煤高度11.7m，采放比1：4.2。該工作面上部為5521—20工作面采空區(qū)，進(jìn)、回風(fēng)分別沿煤層頂、底板設(shè)計(jì)，煤層賦存特征及水平分段開(kāi)采布置關(guān)系見(jiàn)圖1。

工作面切眼外側(cè)處于F15正斷層、F604和F605逆斷層交匯處，斷層落差30～260m。受斷層影響，切眼區(qū)域煤體揉皺嚴(yán)重，滑面發(fā)育，尤其是工作面切眼靠近回風(fēng)巷側(cè)的煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾石2～4層，厚度0.2～1m之間，區(qū)域煤體裂隙發(fā)育，松軟破碎。

3 巷道斷面設(shè)計(jì)

綜采工作面切眼主要是為初期安裝綜采液壓支架、采煤、運(yùn)煤等設(shè)備而開(kāi)掘的，在滿足設(shè)備安裝前提下，其巷道斷面規(guī)格、形狀應(yīng)盡量有利于巷道的支護(hù)和穩(wěn)定。依據(jù)支撐掩護(hù)式液壓支架的外形特點(diǎn)和設(shè)備安裝要求，將切眼形狀由以往矩形圓角巷道變更為外幫大圓弧，內(nèi)幫小圓角的連接過(guò)渡形式，以充分利用圓形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以提高巷道的支護(hù)強(qiáng)度。切眼具體規(guī)格為：寬6800mm，高3000mm，內(nèi)幫側(cè)墻高2500mm，圓角半徑為500mm，外幫側(cè)墻高1000mm，圓角半徑2000mm，斷面積21.8m2，如圖2所示。

4 支護(hù)方案及參數(shù)

4.1 支護(hù)形式

主要采用錨網(wǎng)錨索聯(lián)合支護(hù)，同時(shí)滯后掘進(jìn)頭13m后采用單體液壓支柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

4.2 支護(hù)參數(shù)

設(shè)計(jì)錨桿排距為900mm，間距700mm。頂部采用φ20×2400mm（MSGLW500）型高強(qiáng)度左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，K2335和z2360樹(shù)脂錨固劑各1支進(jìn)行錨固；切眼外幫采用φ20×2000 mm（MSGLW500）型高強(qiáng)度左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，內(nèi)幫煤體完整時(shí)，采用φ20×2000mm的玻璃鋼錨桿，如果煤層松軟、側(cè)旁壓力大時(shí)，則采用φ20×2000 mm（MSGLW500）的高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，幫錨桿采用1支z2360樹(shù)脂錨固劑錨固。設(shè)計(jì)螺紋鋼錨桿錨固力210kN，預(yù)緊力矩400N.m，玻璃鋼錨桿預(yù)緊力矩150N.m。錨索采用φ17.8×7500 mm的高強(qiáng)度低松弛型的鋼絞線制作，錨索沿切眼中心線在其左右1.25m處各布置一根，間距2700mm，排距2500mm，采用1支K2335和兩支Z2360錨固劑錨桿，錨索預(yù)緊力210kN，距窩頭距離不得大于3.5m。錨桿托板采用120×120×10mm的穹形16Mnsi錳鋼金屬托板和200×200×60mm木托板。單體液壓支柱采用DZ—3150型的，沿切眼中心線在其左右1.25m處各布置一根，間距2.7m，排距2.5m，初撐力90kN，距掘進(jìn)面距離不大于13m，錨索和單體液壓支柱均勻交錯(cuò)布置，如圖2、圖3所示。

5 施工方法

采用分區(qū)分步施工，循環(huán)內(nèi)全斷面一次掘支成巷的施工方法。先將切眼掘進(jìn)面按寬度從外幫向內(nèi)幫劃分為4.2m和2.6m兩個(gè)大、小斷面，斷面積分別11.7㎡和10.0㎡，先采用綜掘機(jī)掘完外幫側(cè)大斷面，停機(jī)支護(hù)到位；然后二次掘完剩余的小斷面并支護(hù)，最終完成一次掘支循環(huán)，以此往復(fù)。

6 結(jié)語(yǔ)

①采用分區(qū)分步連續(xù)掘支一次成巷技術(shù)，比以往先小斷面掘進(jìn)貫通，然后二次擴(kuò)掘施工工藝相比較：減少了工序，提高了掘進(jìn)效率；節(jié)省了一次煤幫支護(hù)材料，降低了支護(hù)成本；避免了二次擴(kuò)掘擾動(dòng)，施工安全性更好。

②依據(jù)工作面設(shè)備安裝特點(diǎn)和條件，將對(duì)稱圓角矩形巷道優(yōu)化為非對(duì)稱圓拱圓角巷道，既滿足了設(shè)備安裝要求，又縮小了掘進(jìn)斷面，同時(shí)最主要的是利用了圓形巷道的力學(xué)特性，提高了巷道的自撐穩(wěn)定性和安全性。

③采用高強(qiáng)度錨桿錨索支護(hù)材料，并施加高的預(yù)應(yīng)力，圍巖應(yīng)力由開(kāi)掘后的兩向受壓恢復(fù)到三向受壓狀態(tài)，充分發(fā)揮了錨桿、錨索主動(dòng)支護(hù)的特點(diǎn)，支護(hù)效果更好。

④采用開(kāi)掘后錨網(wǎng)支護(hù)快速安裝、快速預(yù)緊技術(shù)，防止了巷道圍巖的早期裂隙擴(kuò)展甚至離層現(xiàn)象，提高了錨網(wǎng)索支護(hù)效果。

⑤木托板在增大錨桿預(yù)緊力向四周傳遞擴(kuò)散的同時(shí)，又有較好的讓壓作用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】闞甲廣，張農(nóng)，李桂臣等.深井大跨度切眼施工方式研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2009，26（02）：163-167.