复杂条件下大断面错车场一次成巷施工技术

2014-03-23马文斌

采矿技术 2014年6期

马文斌

(同煤集团生产技术部，山西大同市 037003)

塔山煤矿为解决工作面设备稳装或撤退期间对矿井造成辅运巷错车困难的难题，方便矿井辅助运输系统通行通畅，经研究决定，在二盘区辅运巷延伸前方设置一个错车场，但是由于地质条件复杂，因此需对大断面错车场的施工技术进行优化。

1 错车场位置及围岩地质条件

塔山煤矿新掘错车场位于该矿二盘区辅运大巷五联巷前方450 m处，巷道埋深460～500 m，煤厚6.3～8.4 m，顶板一般为炭质泥岩，高岭质泥岩和粉砂岩，设计沿3#～5#煤层底板掘进，底板为高岭质泥岩，碎屑高岭岩和粉砂岩。由于受火成岩侵入影响，围岩结构复杂，煌斑岩和硅化煤交互杂乱出现，岩性主要为炭质泥岩及高岭质泥岩等，炭质泥岩的普氏硬度为Ⅶ-Ⅴ甲类，属相当软的岩石。

2 错车场的断面及支护

(1) 错车场断面。目前井下巷道使用的最大规格的无轨胶轮车是55 t支架搬用车，其宽度为3700 mm，为满足支架搬运车与其他无轨胶轮车错车的要求，按照设计要求，非人行侧宽度留设600 m，支架搬运车宽3700 mm，无轨胶轮车宽2000 mm，错车安全距离600 mm，人行道宽度留设1100 mm。由此确定巷道断面宽为8000 mm。考虑为错车留设1500 mm的直墙，最终确定巷道高度为4750 mm。

(2) 顶板支护。锚杆杆体采用Φ22 mm左旋无纵筋螺纹钢，钢号为HRB400，长度为2500 mm，杆尾螺纹为M24 mm。采用树脂加长锚固，采用两支树脂药卷，一支规格为K2335，另一支规格为Z2360。钻孔直径为28 mm，锚固长度为1200 mm。采用140 mm×140 mm×10 mm拱型高强度托板。W形钢带的厚度为3 mm，宽度为150 mm，长度为3900 mm。金属网为菱形，8#铅丝，规格为100 mm×100 mm。锚杆排间距为700 mm×700 mm，每排17根锚杆，垂直于巷道表面。锚索为单根钢绞线，直径为Φ17.8 mm，长度为8300 mm，每排7根，排间距为1400 mm×1450 mm；采用树脂加长锚固，采用3支树脂药卷，一支规格为K2335，两支规格为Z2360，锚固长度为1800 mm；托板规格为300 mm×300 mm×16 mm。

(3) 巷帮支护。锚杆杆体采用Φ22 mm左旋无纵筋螺纹钢，长度为2000 mm，杆尾螺纹为M24 mm。采用拱型高强度托板，托板规格为140 mm×140 mm×10 mm。锚杆排间距为800 mm×800 mm，每排4根锚杆；靠近底板的巷帮锚杆安设角度为与水平线成10°；采用树脂加长锚固，采用一支树脂药卷，规格为Z2360。钻孔直径为28 mm，锚固长度为1000 mm。采用8#铅丝菱形金属网，规格为100 mm×100 mm。

(4) 架U29钢棚支护。考虑到巷道跨度大，围岩条件复杂，因此在主动支护的基础上采取架U29钢棚的加强支护。

错车场的支护结构如图1所示。

3 施工技术

大断面巷道的施工方法主要有两种方法：导硐—扩刷法和一次成巷法，而目前国内主要采用导硐—扩刷法施工，巷道的二次扩掘前后要经历两次应力重分布，支护难度大，严重影响工作面安全生产，并且需支护次巷帮，耗时耗材。采用一次成巷法的主要目的是为了减小施工时对围岩扰动力，分散了巷道迎头的顶板压力，起到提前卸压的效果，使巷道受力较为均匀，给快速掘进施工创造了良好的条件。因此该错车场采用一次成巷法进行施工。

图1 错车场的支护结构

施工时，综掘采取左右迈步方式施工，考虑到围岩较为破碎，因此施工组织方式为一掘一支，在错车场右半个断面完成4个循环以后，退机组随即在巷道左帮侧完成对应循环进尺，左右错距最小2.1 m，最大不超过4.2 m。即错车场右侧先开口1.4 m，随即退机组移到左侧掘进2.8 m，然后右侧再掘进2.8 m，如此循环，采用“三八制”作业方式，每班14人，日进尺2.8 m，工期需时间24 d。如果采取导硐—扩刷方法，工期需34 d。

4 施工效果

大断面错车场一次成巷施工工艺与传统的导硐—扩刷工艺相比较，提前工期10 d，降低劳动力12工/d，提高掘进工效0.45m/工*d，节约支护材料费用63571元，人工费50000元(其中锚杆90元/套，金属网2.5元/m2)。

错车场掘进期间先后沿掘进方向布置3个测站，测站间距10 m，每个测站设2个观测断面，观测断面间距2～3 m，巷道表面收敛采用十字布点法，主要观察巷道位移情况，矿压观测历时40 d，基本掌握了错车场围岩的变形破坏规律，施工约23 d后，巷道围岩趋于稳定，围岩稳定后，两帮移近量一般为1 mm/d，顶板下沉速度为0.1～0.5 mm/d，变形在可预见范围之内，支护取得了良好的效果。