“三软”大倾角煤层煤巷掘进施工技术研究

肖 宗

（郑州煤电股份有限公司告成煤矿，河南 登封 452470）

郑州矿区受“三软”不稳定煤层因素影响，煤巷掘进前经水力冲孔技术、深孔预裂耦合爆破等消突措施，破坏了原始煤体的稳定性，在大倾角煤层掘进中，给顶板管理工作带来重重困难，本文经现场实践总结出适合“三软”大倾角不稳定煤层煤巷掘进期间顶板管理难题的解决方案，为矿井安全、高效、可持续发展创造条件。

1 工程概况

郑煤集团告成煤矿25091上副巷（北段）位于25采区下部25091集中运输巷与25091上底抽巷交界处，属25091工作面。25091上副巷（北段）煤层整体呈单斜构造，沿二1煤层由北向南掘进，煤层倾角为15～30°，煤层厚度5.5～7.5m，平均6.5m。因揭煤后煤层倾角为21～30°，巷道施工坡度+28°、方位角164.4°掘进至全煤后沿煤层底板掘进。如图1、2。

25091上副巷（北段）掘进期间采用12m229#U型钢可塑性钢性支架支护，棚距500mm，成巷后巷高2.95m，下宽4.65m。

2 施工方案

（1）25091上副巷（北段）大倾角施工期间利用25091上底抽巷卸煤钻孔对25091上副巷（北段）超前预注浆，用于确保巷道掘进期间的顶板处于比较稳定的状态。

（2）掘进前要对煤体进行注水，充分锈结煤体，确保注水效果。

（3）大倾角“三软”不稳定煤体掘进期间采用U型钢棚支护时要采取短掘短支、超前挺顶的方式进行支护。

（4）巷道施工时对断面内岩层采用放炮掘进，对煤体部分施工采用手镐掘进。

（5）上煤下岩施工期间，放炮前要先戴梁、超前护好顶板，在巷顶穿3道联锁梁进行加固，联锁加固紧跟迎头。煤体较活时，放炮前必须在迎头煤壁上打锚杆、挂网，防止煤体掉落。

图1 25091上副巷（北段）巷道平面布置示意图

图2 25091上副巷（北段）施工剖面图

3 施工注意事项

（1）施工工艺流程：交接班检查工程→注水→敲帮问顶→区域验证→剔顶→戴梁临时支护→铺网打椽子→挖柱窝出煤→永久支护→整理（验收）工程。

（2）掘进注水方法：①采用上仰孔注水法，即注水孔布置于掘进工作面煤墙中部距巷顶0.5～1m处，布置3个注水孔，孔间距≥1m，单孔孔深6～8m。②当巷道顶部煤厚大于2m时，顶部注水孔与掘进巷道坡度夹角为10～20°；当巷道顶部煤厚小于2m时，顶部注水孔与掘进巷道坡度夹角为0～15°，注水孔钻头打到岩石为准；当巷道顶部为岩石时，顶部注水孔与掘进巷道坡度夹角为0°。下部两个注水孔终孔位置应落于巷道轮廓线上，终孔间距不大于5m，锈结煤体不少于巷道轮廓线外2m。③注水压力：采用静压注水，静水压为2.0～3.0MPa。④注水量：注水量以保证掘进地点煤层煤体充分锈结为原则（或以临近孔及顶部滴水为准）。如图3。

（3）掘进剔顶时要采取2m钢钎、1.5～1.8m小径木、1.5m木板、竹笆等短掘短支、超前挺顶的方式进行超前支护，超前支护戴梁后巷中用一道工字钢进行联锁加固，超前梁要用木鞋背牢背实。迎头梁固定牢固后，在迎头煤墙顺巷道掘进方向打2根Φ17.8×8m锚索或4根Φ20×2.4m全丝锚杆配合钢网、托盘进行封闭煤墙。若遇煤体松软破碎，施工的锚杆或锚索失效时，对迎头顶部向下900mm煤墙刷齐，采用两头焊接卡缆片的工字钢配合小径木、竹笆打篦子对迎头进行封闭，其中工字钢固定在迎头U型钢梁上。如图4、5。

图3 掘进注水图

图4 超前护顶支护示意图

图5 闭帮示意图

4 施工安全技术措施

（1）掘进期间，加强顶板管理，临时支护必须紧跟迎头，减小空顶面积及空顶时间，使用前探梁当临时支护时，前探梁必须用细钢丝绳进行固定防止滑落。

（2）每班施工前必须先注水然后再掘进，掘进过程中严格控制空顶距和空顶时间。

（3）大倾角施工期间，必须进行短掘短支，采取2m钢钎配合、板木、竹笆进行超前挺顶方式护顶，钢钎采取挺2棚掘1棚方式进行挺顶，钢钎一端必须磨尖，另一端焊接链环，钢钎间距不大于300mm；掘进期间遇煤层松软采用1.5～1.8m小径木（砍尖）配合坂木、竹笆进行超前密集护顶，小径木砍尖端穿进实煤体内，另一端担在迎头一棚U型钢梁上。

（4）施工期间，采用5道工字钢对U型钢梁进行联锁加固，具体位置：顶部巷中一道，两帮上卡缆处一道，两帮腰线处各一道，每当满足一根联锁梁长度时必须及时进行工字钢联锁。

（5）在落煤和架棚结束时，煤壁不得与底板垂直，根据实际情况，必须预留一定长度的煤肚子，防止迎头煤壁自行脱落造成空帮或空顶，留设煤肚子时巷道两帮必须留设不小于0.7m的行人道，保证两帮施工人员有畅通的撤退路线。

（6）上煤下岩施工期间，为防止煤墙片帮冒顶，放炮前在煤层中顺巷道掘进方向打2根锚索或4根全丝锚杆配合钢网、托盘进行封闭煤墙。每架设一棚U型钢后，必须及时对锚索头进行重新张拉紧固（采用全丝锚杆封闭煤墙的及时紧固锚杆螺栓），确保托盘和网密贴煤墙，从而有效地减少和杜绝煤墙片帮。当进入煤体内锚杆或锚索长度剩余1m时，必须重新在煤墙上补打锚杆或锚索对煤墙进行封闭。

（7）大倾角施工期间，要求每向前施工5m采用工字钢或坑木进行横撑作为施工平台，要求工字钢或坑木横撑两端采用拖钩固定在两帮支架腿上，平台高度根据迎头煤肚子情况和安全生产需要可适当调整。

（8）在施工中加强工人自主保安和相互保安意识，严禁空顶作业，必须坚持“敲帮问顶”工作，特别是在放炮后、临时支护前及打眼放炮清除危岩、排除隐患，确保安全后方可作业。

（9）施工期间，要加强放炮管理，根据炮眼布置图的设计参数进行打眼放炮，打炮眼时煤体不得布置炮眼，距煤岩交接面最近炮眼距离不小于400mm，距煤岩交接面炮眼装药量不超过330g。

（10）上煤下岩施工需放炮时，必须先戴梁，在顶梁的掩护下进行打眼、放炮。放炮前，巷顶中部要采用工字钢进行联锁，联锁时联锁螺栓必须紧固牢固，U型钢梁与联锁工字钢空挡区域采用木楔背实，超前支护必须用木楔背紧背实。

（11）严禁空顶作业，临时支护到掘进迎头的距离不能超过0.5m，施工过程中巷道内空帮（顶）处必须用道木或木楔背实，严禁出现空帮、空顶。

5 结语

通过以上一系列措施，解决了“三软”不稳定大倾角煤层掘进过程中顶板管理难题，为以后“三软”不稳定煤巷大倾角施工，特别是揭煤后的煤巷大倾角施工提供了技术支撑和可靠的依据，确保了煤巷大倾角施工的安全，创造了一定经济效益。