大断面切巷一次性成巷快速掘进技术

2019-07-30武佳俊

山东煤炭科技 2019年7期

武佳俊

（山西焦煤霍州煤电集团晋北煤业有限公司，山西忻州 035100）

1 概述

霍州煤电集团晋北煤业有限公司103切巷位于一采区，东北部与一采区回风、皮带、轨道巷相邻，东南部与井田边界相邻，西南部与原牛泥煤矿2005～2006年采空区相邻，西北部以采区边界为界。

103切巷设计长度为180m，巷道断面规格为宽×高=7.0×4.8m，巷道掘进煤层为5上#煤层，平均厚度为5.1m，巷道沿煤层顶板掘进施工。施工巷道直接顶主要以灰岩为主，平均厚度为1.65m，岩体成层状结构，质较软，具裂隙，性脆；基本顶主要以泥岩为主，平均厚度为6.05m，中厚层状，粉砂泥质结构，质较软，性脆，含植物化石。

工作面地质资料显示，103切巷在55m、143m处共计揭露两条逆断层（F1、F2），断层平均落差为1.1m，倾角为50°。其中F1断层与103切巷夹角为70°，F2断层与切巷夹角为76°。受构造应力影响，切巷掘进期间形成顶板破碎带长度达70m。为了保证103切巷安全快速施工，通过技术研究，对切巷施工方案进行合理选择。

2 切巷施工方案合理选择

2.1 方案一：分段掘进二次成巷

施工工艺：103巷先采用掘进机进行大断面掘进，断面规格为宽×高=4.0×4.8m，巷道掘进到位后再采用爆破施工工艺进行扩帮施工，直至达到设计巷道断面。该工艺存在以下问题：

（1）采用分段掘进二次成巷施工工艺时，工作面安装机械设备多，施工周期长，不利于工作面快速接替；

（2）受巷道开挖影响，切巷在断层带附近扩帮施工时顶板破碎严重，顶板易出现冒顶事故，不利于施工安全；

（3）二次扩帮后原巷道顶板支护失效现象严重，支护效果差，需重新补打，加大了劳动强度及支护成本费用。

2.2 方案二：掘进机一次性成巷

施工工艺：采用掘进机从切巷一侧开始掘进，掘进断面为宽×高=4.0×4.8m，掘进深度为1.0m，掘进后及时进行顶板支护。顶板支护后及时掘进切巷另一断面，断面规格为宽×高=3.0×4.8m，掘进后进行顶板支护。

采用一次性成巷施工工艺虽然减少了工作面设备稳装数量及劳动工序，但是顶板无法实现全断面一次性支护，且切巷断面大，采用单一锚杆、锚索支护效果相对较差。

通过以上技术分析，为缩短切巷施工周期，决定对103切巷采用掘进机一次性成巷施工工艺，同时为了保证巷道支护质量，提高大断面切巷顶板稳定性，提出了“交错式JW型钢带+组合锚索+密集锚索吊棚+注浆支护”联合支护措施。

3 103切巷联合支护措施应用

3.1 交错“JW”型钢带支护

（1）掘进机在第一断面施工完成后，及时在顶板施工一根长度为4.0m“JW”型钢带，每根钢带配套5根长度为2.5m左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间距为0.9m，钢带排距为1.0m。

（2）第一断面掘进且支护完成后掘进第二断面，掘进1.0m后及时对第二断面顶板采取“JW”型钢带支护，钢带长度为4.0m，每根钢带配套5根锚杆，钢带施工在第一断面相邻两根钢带之间，且交错叠加布置，叠加距离为1.0m，如图1所示。

图1 103切巷顶板联合支护平面示意图

3.2 组合锚索施工

（1）组合锚索主要由一块规格为长×宽=0.5×0.5m钢托板，以及5根长度为8.0m、直径为21.6mm高强度预应力锚索组成。103切巷顶板每排施工三组组合锚索，锚索间距为2.5m，排距为3.0m。

（2）首先在指定位置采用MT-130型钻机进行锚索钻孔施工，钻孔深度为8.0m，直径为30mm，钻孔施工完后在钻孔内填装三支锚固剂即一支MSCK23/35型，两支MSK23/60型。锚固剂填装后将锚索填入钻孔内并采用钻机搅拌，搅拌时间不得低于45s，5根锚索施工完成后将组合托板安装在锚索外露端，并采用锁具进行预紧，预紧力不得低于233kN。