大倾角开切眼导硐上山施工工艺实践

▊ 文/郭建龙

在煤炭采掘生产实践中，大倾角开切眼由于受坡度限制，导致向上运输出煤困难。中国华能华亭煤业集团赤城煤矿面对1502-1工作面43°大倾角开切眼施工难题，通过采用分层爆破、台阶式掘进方法，从下向上进行导硐施工，探索出了一套行之有效的大倾角开切眼导硐上山施工工艺及方法，取得了良好的安全及经济效益。

一、工程概况

赤城煤矿1502-1工作面位于一采区二区段上分层，区内主采煤层为5-2煤，煤层厚度为7.5～16m，平均为11m，煤层倾角为36°～53°，煤层硬度f=2～3，节理发育。5-2煤含3～12层夹矸，夹矸多为灰白色砂质泥岩和灰黑色碳质泥岩，厚度在0.1～1.5m之间，其中1.5m的夹矸为灰黑色碳质泥岩。煤体裂隙发育，大部分已被灰白色钙质薄膜充填，个别地段间有黄铁矿薄膜。

开切眼位于8～9号勘探线间，东南部毗邻5-2煤隐伏露头，地面标高位于1239～1300m之间，井下标高位于662.029～725.500m之间，倾斜长度为117.5m。开切眼断面为矩形，掘宽8.0m，掘高3.2m，掘进面积25.6m2，采用锚网索+木垛+抬棚钢梁联合支护；导硐宽×高为3.5m×3.2m，支护方式为锚网索+抬棚钢梁联合支护。

二、施工方案

由于煤层倾角为36°～53°，开切眼倾角为43°，1502-1工作面开切眼掘进采用先从老塘帮侧自下而上导硐贯通，以解决掘进出煤问题，再从开采帮侧进行二次扩掘成巷、炮掘施工形成开切眼；导硐采用人工打眼、分次爆破台阶式掘进、搪瓷溜槽配合刮板输送机出煤；锚网索支护+抬棚钢梁补强支护顶板。

三、施工工艺

1.掘进方式

（1）导硐开口段掘进施工方法。导硐开口前先对开口段1502-1运输顺槽巷顶部进行补强支护，对带式输送机、缆线、管路、照明等设施采取保护措施后，采用全断面一次爆破的方式施工。在开口段，人工将煤翻入带式输送机外运，掘进6～12m后安装40T刮板输送机与带式输送机搭接形成出煤系统。

（2）导硐掘进施工方法。上山导硐掘进过程中由于切眼坡度为43°，为消除迎头片帮煤掉落伤人的风险及便于支护作业，导硐掘进采用分层爆破台阶式掘进。在距离迎头2～3m位置设置拦矸网，拦截茬面落煤，防止迎头落煤飞溅伤人，同时形成较为平坦的作业平台。掘进时，先掘进上部2.2m，待顶部及两帮高处支护完毕后，通过设置在溜槽侧的放煤口放出拦矸网中积煤，再掘下部1m，依次循环。上山掘进迎头每前进1.5m延伸一次搪瓷溜槽，每前进2m铺设一次行人台阶，每前进3m延伸一次行人隔离带安全设施及拦矸网。

2.掘进工艺

导硐炮掘施工工艺流程：导硐前的准备工作→敲帮问顶→延伸中腰线→打眼→瓦斯检查→装药→联线→瓦斯检查→撤人警戒→爆破→排炮烟→瓦斯检查→洒水消尘、敲帮问顶→临时支护→顶板及两帮上部永久支护→出煤→打眼→瓦斯检查→装药→联线→瓦斯检查→撤人放警戒→爆破→排炮烟→瓦斯检查→洒水消尘、敲帮问顶→打注两帮下部锚杆并铺设网→清理工作面（完成一个循环）。

3.落煤、支护工艺

（1）落煤工艺。为防止爆破后茬面煤块飞溅滚落，在茬面后方2～3m位置设置拦矸网，拦截爆破落煤，同时形成便于人员作业的平台。掘进时先爆破上部2.2m，顶部及两帮高处支护完成后从溜槽侧放出积煤，再爆破下部1m，依次循环。

（2）出煤工艺。在导硐开口圆弧过渡段，采用人工将煤翻入带式输送机外运，掘进6～12m后安装40T刮板输送机与带式输送机搭接形成出煤系统。掘进20m后安装搪瓷溜槽与刮板输送机搭接形成出煤系统。

（3）临时支护工艺。导硐掘进期间，工作面拱顶部位打3～5根与工作面夹角成75°的超前支护锚索控制顶板，同时在茬面中部位置以43°仰角“三花”打注3根Φ21.6mm×7300mm的锚索，配合护帮网控制迎头片帮。每次放炮前拆除护帮网，放炮后及时恢复护帮网，并将锚索张紧，使护帮网紧贴迎头煤壁，防止煤壁片帮。

（4）永久支护工艺。临时支护后及时打注顶板锚杆及锚索，再打注帮部锚杆。支护顺序为先顶后帮，顶部支护由中间向两侧进行，帮部支护由上向下进行。之后，在茬面3.2m采用DW-3.5m单体液压支柱配合3.2m“π”型梁“一梁四柱”支设倾向抬棚补强支护顶板。

四、安全防护措施

1.顶板安全防护

防止掘进期间出现冒顶，采用超前支护对巷道顶板进行支护，每次爆破落煤后，工作面拱顶部位打3～5根与工作面夹角成75°的超前支护锚索控制顶板，同时为防止爆破及顶板来压撕裂顶部金属网导致顶板漏冒及大块煤飞溅、滚落伤人，顶部铺双层金属网支护。

2.导硐掘进期间茬面防护

（1）迎头防片帮措施。切眼在导硐掘进期间，在茬面以43°（开口段20°）仰角打注3根Φ21.6mm×7300mm的锚索，配合钢筋护帮网控制迎头片帮。护帮网使用Φ16mm钢筋作为骨架和Φ6.5mm网孔规格为50mm×50mm钢筋网焊接加工。3根Φ21.6mm×7300mm锚索“三花”布置并平行切眼坡度打注，利用锚索托板将护帮网片牢牢固定在掘进茬面，随着工作面掘进循环及时张紧锚索。每掘进5个循环（4.0m）后重新布置一组锚索。每次放炮前拆除钢筋护帮网，放炮后及时恢复钢筋网，并将锚索张紧，使钢筋网紧贴迎头煤壁，防止迎头片帮。

（2）迎头防煤块飞溅滚落措施。茬面采用φ48mm钢管、φ6.5mm钢筋网、φ3.5m m菱形金属网、φ12.5mm钢丝绳设置挡矸网，挡矸网向溜槽方向倾斜设置以便于出煤。搭设挡矸网时，先分别使用2根φ48mm钢管横向设置、2根φ48mm钢管竖向设置，形成骨架；在钢管骨架后先后铺设100mm网格φ6.5m m钢筋网和50 m m网格φ3.5mm菱形金属网；最后在钢管骨架后设置两道φ12.5mm钢丝绳加固挡矸网，钢丝绳通过布置在帮部φ21.6mm×4500mm锚索固定。

3.底板安全防护

因煤层节理发育、夹矸较多，掘进过程中局部底板下滑严重。为保证切眼高度及后期液压支架安全安装，采用φ6.5mm、网孔150mm×150mm的钢筋网片和φ3.5mm菱形金属网，配合φ22mm×2400mm高强螺纹钢锚杆打注底锚，加固支护底板，防止底板下滑造成切眼高度超高和坡度不统一及大块煤飞溅滚落伤人。

4.刮板输送机、搪瓷溜槽防滑措施

（1）刮板输送机及搪瓷溜槽安设在上山方向刷扩帮侧，溜槽外边紧贴扩刷侧。刮板输送机机头用12号工字钢焊接机头架，机头架与刮板输送机机头连接固定，机头部打压柱固定并使用φ12.5mm钢丝绳双股将刮板输送机机头两侧向后固定于巷道底板锚杆上。刮板输送机每隔1节溜槽设置1节专用注锚溜槽，即在溜槽两侧底槽边焊接钢托板（长×宽×厚=100mm×100mm×10mm），中孔直径为24mm，用于打注底锚固定溜槽。刮板输送机机尾两侧打注φ22mm×2400mm普通锚杆进行锚固。

（2）搪瓷溜槽安设时用8号铁丝将其首尾相连，每隔2节溜槽1节打注1根φ22mm×2400mm底锚固定溜槽。

5.切眼导硐掘进期间行人安全防护

（1）切眼在导硐掘进期间，在距离老塘侧帮部20 0 0 mm处沿倾向支设抬棚进行补强支护，抬棚采用DW-3.5m单体液压支柱配合3.2m“π”型梁“一梁四柱”支设。然后在距离老塘侧800mm位置处沿倾向每隔3m打设一根单体液压支柱，全断面挂防护网封闭形成隔离网。隔离网内每隔10m设置一道安全门，行人通过时打开，通过后及时关闭，以拦截下滑滚落的煤（矸），防止伤人事件发生。

（2）隔离网形成后，在导硐行人侧（老塘侧）铺设行人台阶，行人台阶采用废旧锚杆和钢筋托梁加工，台阶面使用钢板焊接。行人台阶每隔2m打注底锚固定。

（3）在行人侧上行右帮部敷设一趟Φ20mm麻绳作为行人扶手，并每隔1.6m牢固绑扎至老塘侧金属网及钢筋托梁上。