近距离相邻工作面采动影响下切眼施工技术

李长勇

(西山煤电(集团)公司东曲矿，山西 古交 030200)

西山煤电(集团)公司东曲矿是一座年设计生产能力400万t的现代化大型矿井，其采用平硐斜井混合开拓，倾斜长壁采煤法开采，主要煤层有太原群和山西组 2#、4#、8#、9#煤，煤种为焦煤、瘦煤和贫煤。为了能够提高煤炭的洗选回收率，在有限的资源条件下实现矿井效益的最大化，在矿井资源的合理开发利用上，必须及时对产品结构进行调整，进行多煤层同时开采，给采掘巷道布置及支护技术增加了难度，特别是近距离层相邻工作面受采动影响下大断面巷道的安全快速施工是一项新的技术难题。

1 问题的提出

东曲矿14216工作面南东、南西为未规划区;北西为刚回采的14214工作面;北东为二采4#煤2号进风运料巷。该面上覆有12218工作面、新22106工作面、22108工作面采空区，其与相隔层2#间距仅为4.0～4.30 m，在施工此工作面切眼时，既受近距离上方采空区的影响，又受到相邻工作面采动影响。在两者的作用下，施工过程中顶板压力较大，普通的支护方式及传统的施工工艺不能满足安全生产的要求。

2 地质条件

2.1 煤层赋存情况

该工作面煤层结构复杂。煤层厚度在1.50～3.90 m，平均厚度3.3 m，煤层中部夹1～3层的薄层泥岩，煤层厚度变化较大，属较稳定煤层。煤层倾角2°～8°，平均倾角5°，煤质为瘦煤。

2.2 顶底板岩性

顶底板岩性见表1。

表1 顶底板岩性情况表

3 切眼施工

3.1 切眼概况

切眼主要用于采煤设备的安装，并连接两顺槽，形成生产系统和通风系统，其长度为162 m。

3.2 切眼断面及支护形式

1)该切眼设计断面为矩形断面，宽8 000 mm，高2 900 mm，采用锚棚联合支护。

2)切眼施工工艺及永久支护形式。

a)切眼采用二次成巷的施工方式，一次成巷靠落山侧施工;按矩形断面，即:上宽4 500 mm、下宽4 500 mm、净高3 000 mm进行掘进施工，采用棚锚联合支护形式，锚杆成矩形布置每米打设5根;间排距为950 mm×1 000 mm;锚索每米2根;架棚采用“一梁两柱”木棚，接口呈鸭嘴型，棚距1.0 m，棚梁与锚杆均匀布置，勾顶背板6道，点柱规格:d≥180 mm，L2 800 mm，点柱间距为1.0 m。

b)第二次成巷按矩形断面，上宽3 500 mm、下宽3 500 mm、净高3 000 mm进行扩帮作业;锚杆每米4根;间排距950 mm×1 000 mm;锚索每米2根;架棚采用“一梁两柱”木棚，接口呈鸭嘴型，棚距1.0 m，棚梁与锚杆均匀布置，勾顶背板6道，点柱规格:d≥180 mm，L2 800 mm，点柱间距为1.0 m。

切眼断面支护图见图1，切眼支护展开图见图2。

图1 切眼断面支护图

c)切眼开口采用掘进机拐弯自行开口的方式:准备开口前5 m，需在顺槽前进方向的右手帮进行抹斜角0.4～0.8 m，右顶端空顶距离够0.4 m 时，必须加打1根带木托盘锚杆进行及时支护。

d)所打锚索长度根据层间距进行确定，即巷道每施工100 m或发现顶板有变化时由该矿地测科对顶板打设探眼，根据顶板岩性及层间距切顶锚索长度，确保锚索支护有效。

3.3 切眼支护安全事项

1)临时支护注意事项。

巷道架棚施工中采用吊挂式前探梁临时支护，吊环由20#圆钢热加工而成;前探梁由一对10#槽钢对焊而成，数量2根，长度4.5 m，每根前探梁上3道吊环;吊环采用锚链架固定。

图2 切眼支护展开图

a)使用前检查吊环、前探梁质量情况，发现问题及时更换。

b)移前探梁前，必须进行敲帮问顶，处理掉顶帮浮矸危岩。

c)移前探梁时，先松开前探梁吊环，取出垫板，取下最后一对吊环移到工作面第一支架上，把前探梁穿入吊环内推移到工作面，然后把待架梁按1.0 m的间距放在前探梁上摆好调平，梁与顶板相距1块背板厚度的间隔，最后按标准穿上背板，打紧背板木楔，如果顶板冒落较高，可用“井”字型木垛接顶。

d)调平梁的同时，由垫板木楔把前探梁和吊环固定牢固。

e)前探梁应对称于巷道中心，两梁相距2.0 m。

f)临时支护必须架设牢固有效，严防前探梁脱落伤人事故发生。

g)临时支护最大控顶距1.2 m，严禁空顶作业。

2)永久支护注意事项。

a)一循环截割成型后，首先进行敲帮问顶工作，将顶帮活矸危岩处理干净之后，将2根前探梁按规定前移到工作面。

b)由班长统一指挥，至少5～6人配合作业，将木棚梁按照1 m的间距放置于两前探梁上，然后将勾顶背板按规定勾设好，棚梁两端头处各勾设一道，其余4道背板均匀勾设，勾顶背板必须打紧背牢，接顶严实，严防棚梁脱落砸伤人员，局部冒顶高处，用“井”字型木垛勾顶，确保接顶严实无漏顶现象。

c)架设好临时支护后，首先看好中线，并按中线拉三角线找正架棚方向，确定棚腿位置，挖出柱窝，清出实底，柱窝深度100 mm，挖好柱窝后方可树腿。

d)立腿时，由班长统一指挥，2～3人配合作业，必须保证梁、腿鸭嘴接口结合严密，同时，必须做到作业中有专人护腿，严防棚腿倾倒伤人。

e)棚子架起后，按规定在相邻两架棚子棚腿间左右两帮各打设两道拉木，之后，松开前探梁，棚梁重量全部落于棚腿上，在梁、腿接口处各打设两道耙钉，最后对勾顶背板进行重新紧固。

f)所架棚子必须构件齐全，各道背板必须打紧背牢，不得出现左右迈步，前倾后仰，棚梁倾斜，棚腿站出，背板松动，拉木不全等不符合规定的现象。

g)架设棚子时，水平巷道中，棚子必须垂直于顶板架设，倾斜巷道中，棚子向巷道上山方向倾斜巷道坡度的1/6～1/8，确保棚子迎山有力。

h)所架棚梁长4 500 mm，高2 850 mm，中间棚腿距落山帮侧3 900 mm处打设。

4 经验及效果分析

1)近距离煤层在相邻工作面采动影响下，巷道受上部采空区压力、采空区煤柱的集中应力及采动影响，加之切眼垮度较大，使得巷道施工过程中压力显现明显，通过采用锚棚联合支护，即主动与被动支护相结合的支护方式，对围岩施加预紧力，即使围岩有一定的变形量，但变形量可控制在一定范围内，有效地改善了围岩的状态，增加了围岩的整体性和自身承载能力，减少了巷道围岩变形，解决了近距离煤层受相邻工作面采动影响大断面巷道施工的支护难题，为类似的地质条件及采掘巷道布置设计提供了一定的经验。

2)掘进机自行拐弯开口施工切眼，与传统的爆破工程相比，施工速度快，巷道成型好，劳动强度小，并且作业人员较为安全。

3)大断面切眼分次成巷，人为缩小了巷道的垮度及断面，易于对顶帮进行管理，尽管需二次施工，但是建立在首次施工支护的基础之上，为安全施工提供了必要的条件。

4)切眼的安全快速施工为此类工作面大型设备的快速安装奠定了基础，缓解了采掘、安装衔接紧张的局面，同时为东曲煤矿实现多煤种同时开采，在有限的资源条件下实现效益的最大化提供了条件，效果显著，值得推广应用。