大断面巷道分层留底掘进施工工艺研究

武海涛

（潞安集团余吾煤业有限公司，山西 长治 046100）

大断面巷道掘进施工时，存在着巷道成型质量差、支护难度大、施工效率低以及煤矸石运输不及时等技术难题，若不采取合理有效的施工工艺，很容易产生安全事故。以潞安集团余吾煤业公司N1206胶带顺槽机头段为例，提出了分层留底掘进施工工艺。

1 概况

N1206胶带顺槽位于井田西翼，巷道以北布置采区大巷，分别为北风井西翼运输大巷、北风井西翼胶带大巷以及北风井西翼2#回风大巷，以南为实煤区，以东为N1206回风顺槽，以西为N1205胶带顺槽。N1206胶带顺槽机头段设计长度为120m，沿3#煤层底板从西翼胶带大巷开口施工。N1206胶带顺槽机头段设计断面规格为宽×高=5.0×5.2m，巷道施工120m后巷道顶板以8°俯角变坡，继续掘进10m后巷道断面规格为宽×高=5.0×3.8m，以此断面直至巷道掘进完成。

地测资料显示，N1206胶带顺槽机头段煤层厚度6.34m，煤层内含3层矸石，厚度为0.4～1.5m，顶板主要为炭质泥岩，厚度为1.5m，巷道采用爆破施工工艺。余吾煤矿以往大断面巷道采用先小断面掘进后挑顶、扩帮的方法，该施工方法需巷道二次返工、二次支护，不仅加大了劳动强度及成本费用，而且采用爆破挑顶时难度大，施工存在很大的安全隐患。

2 大断面巷道分层留底法施工工艺

2.1 前期准备

（1）由于北风井西翼胶带大巷高度为3.8m，宽度为4.0m，首先在西翼胶带大巷上方N1206胶带顺槽开口位置处进行挑顶，挑顶规格为宽×长×深=4.0×5.0×1.4m，挑顶后确保西翼胶带大巷高度不得低于5.2m。

（2）西翼胶带大巷挑顶后在挑顶处下方搭设工作盘，工作盘主要由长度为6.0m，直径为300mm圆木柱搭设，搭设高度为2.2m，工作盘上方预留规格为长×宽=4.0×1.5m漏煤口，同时为保证施工安全，在工作盘与巷帮间隙处安装金属网栅栏，如图1所示。

图1 N1206胶带顺槽机头段分层留底掘进施工剖面图（单位：mm）

（3）工作盘搭设完成后，在距西翼胶带大巷底板2.5m处施工一个绞车硐室，硐室规格为宽×高×深=3.0×2.5×2.5m，绞车硐室施工完后在硐室内安装耙岩机，为方便出煤在工作盘上平铺一块厚度为3mm钢板。

2.2 机头段分层留底法掘进

（1）待前期工作准备就绪后，在工作盘上对N1206胶带顺槽机头段进行开口施工，机头段采用分层留底法进行掘进，即上分层全断面掘进，下分层留底，上分层断面规格为宽×高=5.0×3.0m，留底厚度为2.2m。

（2）上分层采用光面爆破法进行掘进，炮眼深度为1.2m，每个炮眼填装两支矿用三级乳化炸药，药卷长度为0.3m，装药量为300g/支，雷管采用毫秒延期电雷管，延期不得超过130ms，采用正向装药方式，装药后采用水炮泥、炮泥进行封孔。

（3）机头段前30m掘进期间，用绞车硐室安装的耙岩机进行出煤，随着巷道不断延伸，在机头段安装一部SSJ-880型带式输送机，并在输送机机尾端再安装一部耙岩机进行联合出煤。

（4）当机头段掘进至120m处时巷道以8°俯角进行下山掘进，当巷道下山掘进10m后及时调整巷道掘进角度，沿巷道顶板平行掘进，施工N1206胶带顺槽正巷段。

（5）N1206胶带顺槽机头段分层掘进完成后，开始对预留底煤进行松动爆破起底，起底时从巷道迎头向外施工，在起底过程中随着起底段长度逐渐缩短，同时逐渐缩短带式输送机长度，当起底段长度低于30m时，拆除带式输送机，用硐室内耙岩机进行出煤。

3 应用效果

（1）提高了施工效率。N1206胶带顺槽机头段长度为120m，采用分层留底法掘进，仅用22d即完成，比传统施工工艺提前了8d。

（2）降低了成本费用。采用分层留底法进行大断面巷道掘进时无需进行二次挑顶，减低了劳动成本及支护成本费用。N1206胶带顺槽机头段顶板采用分层留底法掘进，节约锚杆720套，锚索120根，钢带120根，支护材料费用17万元。

（3）保证了施工安全。由于N1206胶带顺槽机头段顶板主要以炭质泥岩为主，岩石层不稳定，挑顶施工时很容易发生顶板大面积垮落事故，采用分层留底法掘进时避免挑顶施工，提高巷道掘进安全系数。

（4）提高煤矸石运输效率。N1206胶带顺槽机头段采用分层留底法掘进时，在西翼胶带大巷搭设工作盘，同时利用胶带输送机与耙岩机进行联合出煤，提高了工作面运输效率，降低了挑顶施工期间的清理巷道劳动强度。

（5）提高了支护质量。大断面巷道传统挑顶施工时，因巷道高度较大，施工后失效支护难以发现，且二次补打支护难度大。而采用分层留底法掘进时顶板支护一次性施工到位，工作面爆破后，施工人员可对工作面附近失效支护及时进行补打，提高了支护质量。