大倾角巷道上山掘进施工实践

李风春

（开滦（集团）有限责任公司唐山矿业分公司救护中队，河北 唐山 063000）

1 目前的掘进支护方式

唐山矿掘进巷道目前主要的支护方式为锚网支护和架棚支护。锚网支护方式：φ22mm×L2400mm螺纹钢锚杆＋金属网＋W型钢带；巷道两帮支护形式：Φ20mm×L2200mm螺纹钢锚杆＋金属网＋木托盘。在巷道顶板破碎、压力大等的情况下，采用架设金属拱形棚子支护。

由于Y257工作面运煤边眼倾角大，在大倾角巷道上山掘进过程中，采用传统锚网支护方法不能有效抑制顶板和片帮现象的发生；若采用金属拱形支架支护时，该支护方式掘进速度，材料消耗大等原因，导致作业时具有一定危险性。

2 大倾角巷道上山掘进支护设计

针对Y257工作面运煤边眼地质条件具有复杂性、多样性的特点，采用现场勘察和日常顶板动态监测的方法，根据顶、底板围岩参数确定较合理的大倾角上山掘进支护设计，并对支护后的顶板进行动态监测，安装顶板离层指示仪，对大倾角上山巷道顶板的下沉量、巷道变形量等等进行日常动态监测。根据顶板动态监测，所选巷道支护设计能够保证巷道安全。

2.1 巷道的临时支护

在巷道上山掘进过程中，每次爆破后，在掘出荒断面找清掉后，将前探梁移到迎头打好的第一板钢带上，采用前探梁支护好空顶。在双前探梁托钢带+金属网超前支护好荒断面迎头顶板作为临时支护下，看好方向线，定好眼位，及时进行打锚杆，做好巷道的永久支护。临时支护材料：2根长2m的槽钢前探梁，提前做好需要每板钢带+金属网。

2.2 巷道的永久支护

(1)顶板支护形式：螺纹钢锚杆+金属网+W型钢带以及锚索补强支护。顶锚杆采用Φ22mm×L2400mm等强右旋螺纹钢锚杆，每眼3个CK2330型树脂药包或1个CK2330与1个K2350型树脂药包搭配使用，顶锚杆扭紧力矩不小于100N·m。钢带采用长度为2.3m的4个眼W型钢带两块搭接使用，托盘为高强度预应力托盘，顶网采用5000mm×1000mm的12#铅丝编制的菱形网。顶锚杆板距为800mm，如遇地质变化、压力大等时，可适当缩小板距。正常情况下中间的顶锚杆要垂直于顶板，轴向偏差≤5°，每排两侧的顶锚杆向巷帮侧倾斜20～30°。两侧的顶锚杆距巷帮超过200mm时，要及时补打单根顶锚杆。

顶板除采用锚网支护外，还采用锚索补强支护。锚索托梁采用长度不小于1000mm的25U或29U型钢配高强度预应力托盘。锚索采用Φ17.8mm×6500mm，1×7股高强度低松弛预应力钢铰线，采用5个CK2333型树脂锚固剂锚固。锚索的锚固长度为锚索的1/3以上，涨拉预紧力要求达到100KN以上。锚索安装滞后迎头不得超过20m。如遇地质变化、上顶破碎时，锚索呈五花眼布置，紧跟迎头，随掘随打，适当加密锚索。

(2)两帮支护形式：螺纹钢锚杆+金属网＋木托盘。帮锚杆采用Φ20mm×L2200mm等强右旋螺纹钢锚杆时，托盘为高强度预应力圆托盘配合200mm×200mm×40mm的木垫使用，帮网采用3000×1700mm的12＃铅丝菱形金属网，每眼都使用2个CK2333型树脂药包，帮锚杆扭紧力矩不小于60N·m。最上一排距上顶不大于300mm，且上仰20-30°；最下一排距底板不大于500mm，且下倾10-15°。

如图1、图2所示。

图1 锚网巷道断面施工及支护示意图

图2 锚网巷道支护设计示意图

2.3 大倾角上山巷道顶锚杆角度的管理

在煤矿巷道支护中，锚杆安装的角度直接关系着巷道的支护质量。由国家煤矿安全监察局制定的《煤矿安全质量标准化标准及考核评级办法》明确规定，锚杆安装的方向与井巷的轮廓线的角度不得大于15°；开滦集团公司制订的《煤巷锚杆支护质量标准》规定，锚杆安装的方向与岩面法线间的夹角α不得大于5°。

在近水平煤层巷道掘进过程中，中间的顶锚杆要求垂直于顶板，轴向偏差≤5°，锚杆的角度容易保证。但在大倾角上山巷道掘进过程中，锚杆很容易出现"穿皮"现象，锚杆的支护效果大大降低，从而导致巷道顶板离层或巷道容易发生冒顶事故。

如图3所示：①安装在竖直方向的1#锚杆与巷道顶板法线夹角为30°，锚杆的铁托盘与钢带有夹角，未紧贴钢带面，角度较大，属于"穿皮"锚杆，此类锚杆支护效果最差。②安装在巷道顶板法线上的2#锚杆与巷道顶板的法线夹角为0°，锚杆的铁托盘紧贴钢带，钢带紧贴岩面，2#锚杆支护效果最好。

图3 锚杆安装示意图

为了控制大倾角上山巷道顶板锚杆的角度在设计范围内，每次锚杆机的支腿要紧靠工作面，始终保持锚杆机的支腿与顶板垂直，才能保证锚杆眼钻入的方向与巷道顶板的法线方向一致。在大倾角上山巷道的施工过程中，采取的施工方法：在前探梁的支护下，工作面始终保证有0.8m巷道的顶板未做好永久支护，便于锚杆机的支腿垂直顶板。

在正常情况下每循环进尺设计为0.8m，第1次爆破掘进进尺为1.6米，采用2m长的前探梁做好工作面的临时支护。在临时支护下，做好0.8m巷道顶板的永久支护，还剩下0.8m巷道的顶板未做好永久支护。在临时支护的情况下，工作面再次爆破掘进0.8m，并将前探梁前移至巷道迎头，然后做好0.8m巷道顶板的永久支护，依次类推进行支护施工。

3 掘进施工工艺及措施

3.1 防护管理

掘进巷道迎头必须打好挡煤板，防止迎头浮煤下流，距迎头10-20米。在巷道中运输设备的行人一侧要钉好挡板，防止煤矸溅落伤人，每隔50米加一道挡煤闸板。在巷道行人侧要钉好防滑行人梯子和扶手，扶手与帮网拴牢绑好，高度合适，行人和运料时走梯子。在行人梯子道中，每隔30-50m钉一个行人防护闸板。各套运输设备机头位置处要于行人侧施工躲避峒，司机必须在躲避峒内进行操作。运料期间运料道内不允许有人，其他人要求必须全部进入躲避峒内。

3.2 设备管理

每班开工前往前接运输设备，必须固定好，防止滚落下滑伤人。各套运输设备机头必须用木柱或大链等固定牢靠，机尾采用地锚必须固定好。巷道所有的材料必须码放整齐，做好平台，各种小件用铅丝与帮网栓牢、放稳；电缆、锚杆、钻机用完后靠帮码放好，并用铅丝与帮网拴牢。各种机电件、设备器材等要码放稳固，圆形或长条形的机尾轴等部件其轴向要与巷道走向保持一致，并用铅丝与帮网拴牢摽紧，刮板输送机等大件要与帮锚杆使用大链拴好，各种物料在下山端要打好斜闸。

3.3 爆破管理

爆破前必须闸撤人，所有人员要全部进入到躲避硐内，闸人位置前方设置有挡煤块的遮挡闸板。煤巷闸人距离为上山直峒100m以上，拐一直角弯75m以上，打矸子时直峒200m以上，拐一直角弯100m以上。施工过程中要加强通风管理，必须保护好现场的风筒、瓦斯报警仪等各种通防设备设施，随时监测迎头瓦斯的浓度情况，防止上山掘进迎头造成瓦斯积聚。

3.4 顶板管理

施工过程中，严格执行敲帮问顶找掉制度。时时检查帮顶及迎头围岩情况，安排有经验人员处理好帮顶浮矸，防止煤、矸石滑下伤人。只有在将迎头活矸及碎煤等全部找下后才能进行其他工作，找掉时要使用专用的找掉长钎杆进行，并遵循从外向里、先顶后帮的顺序进行。每次放炮找完掉后，先将前探梁串放至迎头，在工作面迎头打好超前护帮锚杆，有效防止了顶板掉掉、迎头片帮伤人。施工过程中所有人员不许进入空顶区进行工作。人员站位不得背靠煤壁侧，操作时有专人观山指挥，喊齐叫应，发现顶板等其他问题要立即停止作业，待问题处理好后再继续作业。同时该矿还对巷道施工质量进行检查，发现锚杆数量不够、托盘变形、失效锚杆等不合格锚杆时，及时进行补打作业，保证工作面顶板管理安全。

[1]何勇，王根盛.山东煤炭科技.2008年6期.