淺議底分層工作面切眼大斷面一次成巷

常征征

(焦作煤業(yè)集團(tuán)趙固(新鄉(xiāng))能源有限責(zé)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(qū)，為底分層工作面，設(shè)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(jié)束。工作面切眼設(shè)計總長度183 m，沿人工假頂掘進(jìn)，梯形斷面：頂部凈寬7 500 mm，底部凈寬8 700 mm，凈高3 400 mm。

現(xiàn)采用相向錯位對掘的方式進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)過程分為前期(B-B)和后期(C-C)掘進(jìn)。2個隊伍分別由切眼上、下口沿回采側(cè)和非回采側(cè)施工前期斷面。貫通后變更設(shè)計參數(shù)施工后期斷面繼續(xù)掘進(jìn)。后期施工時巷道已實(shí)現(xiàn)錯位貫通，只需要進(jìn)行擴(kuò)刷、將頂梁進(jìn)行搭接。這樣，切眼上下對掘的平行作業(yè)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(hù)設(shè)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(jìn)頂部寬度4 700 mm，底部寬度5 297 mm，高度3 500 mm，掘進(jìn)斷面積17.5 m2。采用4.5 m(梁)×3.6 m(柱)梯形棚支護(hù)，棚距800 mm。頂梁采用36#U鋼加工，切眼設(shè)計幫部棚腿采用12#工鋼加工。切眼中線側(cè)巷幫距U鋼梁頭200 mm、400 mm各打設(shè)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(jìn)斷面支護(hù)斷面如圖2所示。

圖2 前期掘進(jìn)斷面支護(hù)斷面(B-B)

后期斷面為貫通后擴(kuò)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(jìn)頂部寬度3100mm，底部寬度3 621 mm，高度3 500 mm，掘進(jìn)斷面積11.76 m2。斷面采用3.5 m(梁)×3.6 m(柱)梯形棚支護(hù)，棚距800 mm。后期斷面U鋼頂梁與一次掘進(jìn)U鋼頂梁使用三道卡纜連接，搭接長度500 mm。后期擴(kuò)刷斷面支護(hù)如圖3所示。

圖3 后期擴(kuò)刷斷面支護(hù)圖(C-C)

頂梁與柱頭接口處加設(shè)墊板(舊皮帶)，墊板規(guī)格120 mm×90 mm×10 mm。棚間安設(shè)連接板，其中前期斷面每棚安設(shè)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(jìn)巷道中心線兩側(cè)1 950 mm處安設(shè)，后期斷面每棚安設(shè)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(shè)。工鋼棚腿連接板均距柱頭200 mm、1 800 mm處安設(shè)。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(hù)設(shè)計

前期掘進(jìn)過程中為方便貫通后的繼續(xù)掘進(jìn)擴(kuò)刷，避免不必要的材料浪費(fèi)，巷道兩幫使用的支護(hù)材料不盡相同。

巷道非回采側(cè)幫部采用φ 20 mm×2 400 mm無縱筋左旋螺紋鋼高強(qiáng)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(qiáng)度托板和W鋼護(hù)板護(hù)表，拱形高強(qiáng)度托板高度不低于36 mm，托板規(guī)格150 mm×150 mm×10 mm，承載能力不低于210 kN，W鋼護(hù)板規(guī)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(yù)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(jìn)斷面單體點(diǎn)柱代替柱腿一側(cè)幫部采用φ 20 mm×2 400 mm玻璃鋼錨桿支護(hù)，錨桿每棚打設(shè)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(hù)板護(hù)表，蝶形托盤直徑為125 mm，W鋼護(hù)板規(guī)格450 mm×280 mm×5 mm。每根錨桿使用2支Z2350型樹脂錨固劑，預(yù)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(wǎng)裱褙，規(guī)格1 500 mm×3 000 mm，網(wǎng)孔規(guī)格70 mm×70 mm。網(wǎng)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(cè)。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(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計

后巷采用槽鋼梁錨索+單體液壓支柱配合π型鋼梁補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。槽鋼梁錨索滯后掘進(jìn)迎頭不超過30 m，偏切眼前期掘進(jìn)中心線單體點(diǎn)柱側(cè)600 mm打設(shè)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(guī)格：φ 21.6 mm×8 300 mm，鋼墊板規(guī)格：100 mm×200 mm×16 mm，鎖具規(guī)格：M22。每根錨索使用3支Z2350型樹脂錨固劑錨固，預(yù)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(jìn)巷道中心線單體點(diǎn)柱側(cè)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(jìn)迎頭不超過40 m。

4 錯位貫通后繼續(xù)掘進(jìn)設(shè)計

對掘過程中嚴(yán)格按照給定中線(前期掘進(jìn)中線)施工以便控制貫通點(diǎn)位置的頂梁搭接規(guī)范，保證支護(hù)強(qiáng)度。貫通后繼續(xù)掘進(jìn)過程中要根據(jù)現(xiàn)場情況要優(yōu)先保證頂梁搭接。

前期掘進(jìn)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(jìn)巷道中心線單體點(diǎn)柱側(cè)1 850 mm、1 950 mm、2 050 mm；卡纜間距142 mm。后期繼續(xù)掘進(jìn)擴(kuò)刷時，超前2棚將前期斷面單體點(diǎn)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(zhǔn)超前取1棚單體柱和連接板。

5 設(shè)計補(bǔ)充

1)巷道掘進(jìn)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(shè)金屬骨架超前維護(hù)頂板，廢舊錨桿規(guī)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(shè)，間距300 mm(根據(jù)現(xiàn)場頂板情況可適當(dāng)調(diào)整)，每2棚打設(shè)1次。打設(shè)金屬骨架使用ZQS-60/2.0S型氣動手持式鉆機(jī)，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(shè)雙層菱形網(wǎng)，拐角處網(wǎng)片鋪設(shè)嚴(yán)禁為網(wǎng)片搭接處。

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

4)巷道地質(zhì)條件發(fā)生變化時，應(yīng)根據(jù)變化程度，調(diào)整支護(hù)參數(shù)或采取應(yīng)急措施及時處理，可打設(shè)槽鋼梁錨索或叉子棚進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

6 結(jié)語

采掘接替正常是礦井維持安全生產(chǎn)，順利完成生產(chǎn)任務(wù)的前提。在工期緊張的情況下，合理協(xié)調(diào)作業(yè)時間和空間是提升工程進(jìn)度的最便捷途徑，簡化不必要的作業(yè)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(xù)向前掘進(jìn)又省去了以往施工底分層切眼二次擴(kuò)刷過程中替換支護(hù)設(shè)施、綜掘機(jī)后退、重裝煤流設(shè)備等工序，大大加快了切眼順利完工。