正台阶施工法在王庄煤矿大冒落区的应用

宋作文，王红亮，任耀飞，宋立凯

（1.山西潞安矿业集团王庄煤矿，山西 长治046031；2.潞安矿业集团新疆公司山鑫煤矿，新疆 伊犁 835300）

山西潞安集团王庄煤矿作为后羿射日神话传说的发祥地与奠定潞安发展基础的元勋矿，位于上党盆地郊区，是有着45年开采历史的老矿井。主采煤层为二叠纪山西组中下部3#煤层，由于受小煤矿的蚕蚀以及压煤村庄等原因，矿井的原煤生产衔接不能按计划实施，煤炭储量逐年减少。现为了减少煤炭资源的损失，缓解采掘接续紧张的局面，对孤岛煤柱边角残煤进行回采。在43M5 运巷掘进通过4316 外切眼空巷大冒落区时，对两帮冒落矸石采用正台阶的施工方法，取得了良好效果。

1 43M5 运巷概述

43M5 运巷属43 采区，东面是43B1 已采工作面，南面是4316 已采工作面，西面接6111 已采工作面，北面是43M6 未采工作面。

该工作面属沁水煤田3#煤，赋存于二叠系山西组地层中下部，为陆相湖泊型沉积；煤层总厚度6.7 m，煤层上部有一层0.16 m的夹矸，下部有两层夹矸，为0.18 m 和0.12 m。从整体上看，该工作面是一个向西南倾斜的单斜构造，煤层倾角4°，走向长度812 m，倾斜长度192 m。

43M5 运巷断面为4 500 mm×3 200 mm，掘进过程中需穿过43 下山探巷、4316 外风巷、4316 外切眼这3 条空巷，其中距离43M5 运巷开口21 m 处与43 下山探巷贯通；距离开口52.7 m 处与4316 外风巷贯通，距开口412 m 处与4316 外切眼贯通，贯通位置关系均为半立交，切眼巷道断面为7 800 mm×3 000 mm 矩形铁柱大板（以回）支护，形成地压现象，外切眼冒顶并冒至老顶岩层中（中砂岩），顶板已形成自然平衡拱趋于稳定。

2 43M5 运巷与4316 外切眼施工方法

43M5 运巷在掘进距空巷2 m 时，要缓慢掘进，严禁大断面贯通，出现煤墙松软，必须停止掘进，采用130 型钻机、B19 六棱钢钻杆及Φ 30 mm 钻头，向上打一个45°角探眼，用ZMS30 手持式气动煤帮锚杆钻机，2 500 mm 麻花钻杆，在巷道中间距底板1 500 mm，向前打探眼（打眼时必须按要求进行湿式打眼），探透后，由瓦检员检测探眼处的瓦斯浓度，当瓦斯浓度在1%以下后，采用风镐掘进的方法，扩大贯通孔，确定无水且无瓦斯后，方可与空巷贯通。

贯通后，首先对冒落区外的支护进行加固，打设两排，每排三根Φ 17.8 mm× 8 300 mm 锚索，间距1 500 mm，排距1 600 mm。每根锚索采用1 支（CK+Z）2360 和2 支Z2360 树脂锚固剂进行锚固，用Φ 14 mm 圆钢焊制的3 200 mm 长双筋双梁钢筋梯子梁连锁，锚索托盘采用300 mm×300 mm×16 mm高强度可调心托盘及配套锁具，托盘拱高不低于60 mm。锚索预涨力达200 kN。

（1）临时支护，铺顶网。在4316 外切眼贯通的正巷冒落区内，采用打设2 根点柱的方法进行临时支护，点柱为直径不小于150 mm、长度不小于2.5 m的优质圆木（或道木），鞋采用长×宽×厚=200 mm×200 mm×50 mm的鞋板，帽采用1.5 m 长的刹杆，打设点柱前，作业人员站在已冒落的煤（矸）堆上的安全支护下，确保退路畅通，使用专用找顶棍由外向里进行敲帮问顶；然后将网片铺好，打设点柱。上Φ 14mm 圆钢焊制的5 000 mm 长的双筋双梁钢筋梯子梁，吊挂在金属网靠点柱200 mm的地方，依次向前支护，金属网两片网搭接，搭接长度100 mm，网与网之间双丝双扣、孔孔相连、扭结不少于3 圈。

（2）打顶锚杆（锚索）。人员站在已冒落的煤（矸）堆上，在点柱的临时支护下，打设顶锚杆支护巷道顶板，采用130 型钻机、B19 六棱钢钻杆及Φ 30 mm 钻头，打设Φ 22 mm×2 400 mm 左旋无纵筋螺纹钢，钢号为MSG500，杆尾螺纹为M24，采用高强托盘调心球垫、尼龙垫圈和150 mm×150 mm的拱型高强度托盘，拱高不低于36 mm、厚度不低于10 mm的托盘。每排为6 根，间排距为900 mm×800 mm，用一支（CK+Z）2360 和一支Z2360 树脂锚固剂对锚杆进行锚固，预紧力达350 N·m，锚固力大于100 kN。同时沿巷道顶板以间距2 000 mm、排距1 600 mm 打设Φ 17.8 mm×5 300 mm 长的锚索加强支护（锚索打设要求同上），直至将冒落区正巷顶维护完。

（3）迎头两帮支护。人工用洋镐、风镐等工具至上而下刷帮，刷到实岩体，刷平整。煤层上部岩石层，采用气腿式凿岩机YT—23 型（原7655 型），中空8铬（ZK8Cr）B22 钎杆及Φ 30 mm 球齿钎头；煤层采用ZMS30 手持式气动煤帮锚杆钻机，2 500 mm 麻花钻杆及Φ 28 mm 钻头。打设Φ 22 mm×2 000 mm 左旋无纵筋螺纹钢，钢号为MSG500，杆尾螺纹为M24，采用高强托盘调心球垫、尼龙垫圈和150 mm×150 mm的拱型高强度托盘，拱高不低于36 mm、厚度不低于10 mm的托盘。每排为6 根，间排距为900 mm×800 mm，用一支Z2335 和一支Z2360 树脂锚固剂对锚杆进行锚固，铺设金属网与顶网联好，上下两片网搭接，搭接长度100 mm，网与网之间双丝双扣、孔孔相连、扭结不少于3 圈。上Φ14 mm 圆钢焊制的5 000 mm 长双筋双梁钢筋梯子梁，锚杆预紧力达350 N·m，锚固力大于80 kN，打设到冒落的矸石处。对于贯通口，要全部维护。

（4）对冒落区顶帮两边各再延伸10 000 mm，对顶采用前探梁临时支护，前窜前探梁到空顶区，铺好金属网、上好双筋梯子梁，用护顶架板、刹杆、木茬等配合绞实顶板，进行临时支护。打设锚杆、锚索，帮至顶角维护至冒落的矸石处，施工要求同上述（2）、（3）。

3 正台阶施工方法

台阶施工法是将巷道沿其高度分成数个分层，采用自上向下或自下向上的顺序，进行分层施工，形成台阶状，这样有利于正常的施工操作。上分层超前的，称正台阶工作面；下分层超前的，称倒台阶工作面。在实际工作中，按照巷道的高度，将整个断面分成2个以上分层，每个分层的高度以1.8～2.5 m为宜，最大不超过3 m；要合理确定上下分层的错距，便于钻眼、运输煤（矸）减轻工人的劳动强度，上下台阶工序配合要求严格。

（1）以维护的顶帮为准外退2 000 mm，先在两帮由顶向下300 mm 各打1 根Φ 22 mm×2 400 mm左旋无纵筋螺纹钢，钢号为MSG500，杆尾螺纹为M24（锚固要求同帮要求相同），由此向下每400 mm锚固一根锚杆，然后在顶与矸石之间，挂上金属网同顶网和帮网联好。采用自制的拉环，使用拱型高强度托盘，拱高不低于36 mm、厚度不低于10 mm的托盘，在拱内焊一个M24 螺帽，拱朝外在托盘上焊不低于100 mm的弧形高强钢筋（Φ 20 mm），将拉环 安装在锚固的锚杆上，锚杆外露不少于50 mm。

（2）安装好拉环后，采用5 分钢丝绳配绳卡。把钢丝绳穿在拉环内两帮来回穿成“Z”形，穿过后，先把上边的一头用绳卡固定，不少于3 道卡，由上向下将钢丝绳挣紧，在最下边的拉环处余留1 000 mm 将钢丝绳截断用绳卡固定；把金属网同钢丝绳连接，防止矸石滚落。外退1 000 mm（可根据冒落的岩石大小来确定），在两帮打锚杆为第一个台阶打好基础。

（3）出渣。采用风镐、大锤等工具，将大块岩石处理成小块，经掘进机的装载机构运到运输皮带上。矸石每下700 mm 紧跟打设一排锚杆。打够两排锚杆后，在打好基础的地方向下每距离400 mm，各锚固一根锚杆用来安装拉环穿钢丝绳（同2 相同）。在钢丝绳里边每300 mm 竖一根1 500 mm 大板，要高出上边钢丝绳100 mm，大板里边充填矸石，使钢丝绳与大板成一整体。外退1 000 mm（根据冒落的岩石大小来确定），在两帮打锚杆为下一个台阶打好基础。直至到底板，但要保证下边巷道宽度达5 500 mm，

（4）出完渣后，由底板向上3 500 mm 处，用锚杆、拉环、钢丝绳和金属网做一个假顶，防止矸石坠落。

4 结束语

采用正台阶施工法与传统的撞楔法、木垛法相比，减轻了工人的劳动强度，保证了施工中的安全系数。在回采时，提高了回采效率，为相邻小煤柱工作面创造了有利条件。

[1]吕建青.井巷工程(M).徐州：中国矿业大学出版社，2007，182-183.

[2]王志清，苗田等.大断面综放工作面开切眼锚杆支护技术(J).煤，2011，10：39-40.