浅议底分层工作面切眼大断面一次成巷

常征征

(焦作煤业集团赵固(新乡)能源有限责任公司，河南 辉县 453634)

0 引言

11072工作面位于赵固一矿东一盘区，为底分层工作面，设计采用走向长壁后退式采煤方法沿人工假顶回采。顶层的11071工作面已于2012年2月回采结束。工作面切眼设计总长度183 m，沿人工假顶掘进，梯形断面：顶部净宽7 500 mm，底部净宽8 700 mm，净高3 400 mm。

现采用相向错位对掘的方式进行掘进，掘进过程分为前期(B-B)和后期(C-C)掘进。2个队伍分别由切眼上、下口沿回采侧和非回采侧施工前期断面。贯通后变更设计参数施工后期断面继续掘进。后期施工时巷道已实现错位贯通，只需要进行扩刷、将顶梁进行搭接。这样，切眼上下对掘的平行作业极大地缩短了工期。底分层工作面切眼对掘一次成巷如图1所示。

图1 底分层工作面切眼对掘一次成巷

1 断面及顶板支护设计

前期断面为梯形断面：顶部净宽4 380 mm，底部净宽4 980 mm，净高3 400 mm，净断面积15.91 m2；掘进顶部宽度4 700 mm，底部宽度5 297 mm，高度3 500 mm，掘进断面积17.5 m2。采用4.5 m(梁)×3.6 m(柱)梯形棚支护，棚距800 mm。顶梁采用36#U钢加工，切眼设计帮部棚腿采用12#工钢加工。切眼中线侧巷帮距U钢梁头200 mm、400 mm各打设一根单体液压支柱代替棚腿(方便贯通后施工后期断面)。前期掘进断面支护断面如图2所示。

图2 前期掘进断面支护断面(B-B)

后期断面为贯通后扩刷断面：梯形断面，顶部净宽2 780 mm，底部净宽3 380 mm，净高3 400 mm，净断面积10.47 m2；掘进顶部宽度3100mm，底部宽度3 621 mm，高度3 500 mm，掘进断面积11.76 m2。断面采用3.5 m(梁)×3.6 m(柱)梯形棚支护，棚距800 mm。后期断面U钢顶梁与一次掘进U钢顶梁使用三道卡缆连接，搭接长度500 mm。后期扩刷断面支护如图3所示。

图3 后期扩刷断面支护图(C-C)

顶梁与柱头接口处加设垫板(旧皮带)，垫板规格120 mm×90 mm×10 mm。棚间安设连接板，其中前期断面每棚安设4块连接板(顶板2块，工钢棚腿2块)，顶板连接板分别偏一次掘进巷道中心线两侧1 950 mm处安设，后期断面每棚安设3块连接板(顶板1块，工钢棚腿2块)，顶板连接板偏切眼巷道中心线南3 450 mm处安设。工钢棚腿连接板均距柱头200 mm、1 800 mm处安设。顶梁连接板采用16 mm钢板加工，宽度70 mm，长620 mm；棚腿连接板采用9 mm钢板加工，长1 040 mm，顶板采用U钢卡缆，U型卡采用φ 20 mm钢筋加工。

2 帮部支护设计

前期掘进过程中为方便贯通后的继续掘进扩刷，避免不必要的材料浪费，巷道两帮使用的支护材料不尽相同。

巷道非回采侧帮部采用φ 20 mm×2 400 mm无纵筋左旋螺纹钢高强锚杆，间排距1 200 mm×800 mm，呈“3-3”布置。每根锚杆配合拱形高强度托板和W钢护板护表，拱形高强度托板高度不低于36 mm，托板规格150 mm×150 mm×10 mm，承载能力不低于210 kN，W钢护板规格450 mm×280 mm×5 mm，勒高不低于25 mm。每根锚杆使用2支Z2350型树脂锚固剂锚固，预紧扭矩不小于300 N·m，锚固力不小于100 kN，锚杆外露螺母长度10～50 mm。

前期掘进断面单体点柱代替柱腿一侧帮部采用φ 20 mm×2 400 mm玻璃钢锚杆支护，锚杆每棚打设1排，呈“2-2”布置，间排距1 200 mm×800 mm，上部第一根锚杆距顶板600 mm。每根锚杆配合蝶形托盘和W钢护板护表，蝶形托盘直径为125 mm，W钢护板规格450 mm×280 mm×5 mm。每根锚杆使用2支Z2350型树脂锚固剂，预紧扭矩不小于40 N·m，锚杆外露螺母长度30～70 mm。

顶板及帮部均使用菱形网裱褙，规格1 500 mm×3 000 mm，网孔规格70 mm×70 mm。网片搭接宽度不少于3格(210 mm)，每间隔2格(140 mm)使用14#铁丝双股双道绑扎，“三花”布置，铁丝头朝向煤(岩)壁侧。棚后使用荆棍裱褙，荆棍长950 mm，顶板荆棍15根，间距300 mm，北帮荆棍7根，间距500 mm，空帮、空顶处采用木料或煤袋充填。

3 补强支护设计

后巷采用槽钢梁锚索+单体液压支柱配合π型钢梁补强支护。槽钢梁锚索滞后掘进迎头不超过30 m，偏切眼前期掘进中心线单体点柱侧600 mm打设1排，槽钢梁采用14#槽钢加工，长3 000 mm，一梁三索，眼距1 200 mm，锚索规格：φ 21.6 mm×8 300 mm，钢垫板规格：100 mm×200 mm×16 mm，锁具规格：M22。每根锚索使用3支Z2350型树脂锚固剂锚固，预紧力不小于300 kN，锚索外露长度150～250 mm。单体液压支柱平行巷道中心线布置，偏前期掘进巷道中心线单体点柱侧400 mm。一梁五柱，柱距600 mm，单体液压支柱初撑力不小于11.5 MPa(90 kN)，滞后掘进迎头不超过40 m。

4 错位贯通后继续掘进设计

对掘过程中严格按照给定中线(前期掘进中线)施工以便控制贯通点位置的顶梁搭接规范，保证支护强度。贯通后继续掘进过程中要根据现场情况要优先保证顶梁搭接。

前期掘进时，将U钢顶梁搭接处的卡缆和单轨吊底座安好。搭接卡缆共3副，分别偏前期掘进巷道中心线单体点柱侧1 850 mm、1 950 mm、2 050 mm；卡缆间距142 mm。后期继续掘进扩刷时，超前2棚将前期断面单体点柱和连接板取掉，截割完上部后及时上3.5 mU顶梁并与前期断面的4.5 mU顶梁使用卡缆连接，搭接长度500 mm。顶板破碎时一次只准超前取1棚单体柱和连接板。

5 设计补充

1)巷道掘进期间如遇到顶板破碎，利用废旧锚杆或废旧麻花钻杆及时打设金属骨架超前维护顶板，废旧锚杆规格为φ 20 mm×2 400 mm，废旧麻花钻杆长2 400 mm，金属骨架与顶梁垂直布置，上仰+2°～+4°打设，间距300 mm(根据现场顶板情况可适当调整)，每2棚打设1次。打设金属骨架使用ZQS-60/2.0S型气动手持式钻机，配麻花钻杆，钻头使用φ 28 mm羊角钻头。

2)巷道开口及拐角帮部第1棚、第2棚铺设双层菱形网，拐角处网片铺设严禁为网片搭接处。

3)局部帮部或顶板因压力较大造成帮部鼓出、网片撕裂或顶板网片吊兜时，须用14#镀锌铅丝双股把网片重新绑扎牢固(间隔不大于2格)。

4)巷道地质条件发生变化时，应根据变化程度，调整支护参数或采取应急措施及时处理，可打设槽钢梁锚索或叉子棚进行加强支护。

6 结语

采掘接替正常是矿井维持安全生产，顺利完成生产任务的前提。在工期紧张的情况下，合理协调作业时间和空间是提升工程进度的最便捷途径，简化不必要的作业步骤更为此后的工作面顺利接替提供了保障。错位贯通后继续向前掘进又省去了以往施工底分层切眼二次扩刷过程中替换支护设施、综掘机后退、重装煤流设备等工序，大大加快了切眼顺利完工。