大断面岩巷一次打全高快速掘进与支护技术

刘正海 张明军

摘要：介绍张集煤矿中央采区-520～-300回风上山快速掘进的方法，总结了岩巷快速掘进的施工工艺与支护技术，为类似工程条件巷道提供技术经验。

关键词：快速掘进 一次打全高 班掘班锚 悬浮道岔

1 巷道概况

张集煤矿中央采区-520～-300回风上山是从山西组小湖系9煤顶板窜到下石盒子组1煤的底板，巷道将揭露2煤、7煤、8煤，巷道窜过的岩石坚固性系数f值为4-6，巷道设计长度540m，上山角度18°，拱型断面，巷道净高4.1m，巷道净宽5m。

2 锚杆支护

中央采区-520～-300回风上山采用锚、网、梁、喷联合支护，锚索补强的支护方法，炮后采用前探梁配安全点柱进行临时支护。

2.1 支护参数及要求 巷道采用Φ20mm×2000mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆配Φ12mm×1600mm钢筋梯形梁及金属菱形网支护，用CK2370树脂药卷1块端头锚固，锚杆间排距800mm×800mm。φ20mm的等强螺纹钢锚杆试验抗拔力不小于80kN，螺母设计扭矩150N·m≤扭矩力≤200N·m，螺母二次紧固：250N·m≤扭矩力≤300N·m。要求先初喷30～50mm成形后再打锚杆、挂网复喷，复喷（20～40 mm）盖严网、锚杆托板即可。因超挖、地质变化等原因，外层复喷厚度超过200mm时，必须挂网补打锚杆加固。

2.2 锚索补强 巷道过揭煤段及软岩采用锚索补强，锚索双排布置，间排距2000mm×2000mm，锚索选用Φ18.9mm×6200mm高强度钢绞线，采用CK2370和K2370树脂药卷各1块端头锚固，锚索托盘采用22#槽钢焊制。

3 改进施工工艺提高掘进速度

3.1 改进施工工艺 进行工序调整，采用班掘班喷班锚，分台阶施工，下台阶滞后迎头8m，上台阶控制在10m左右，复喷滞后迎头40m的施工工艺，每40m停头钉道复喷，班循环进尺1.6m。

施工工序：接班检查→打迎头锚杆→打迎头炮眼→装药、锚杆二次紧固→放炮→临时支护、排矸→初喷→交班。

对岩巷施工工序进行相应的改进，在一定程度上确保平行作业的最大化；在岩巷施工过程中，紧紧抓住“破、装、运、支”四个环节，从管理上进行协调，使每个工序一方面确保施工质量，另一方面缩短施工时间，同时在空间上进行交叉平行作业，进而在一定程度上确保环节之间的连续性。

3.1.1 从打眼放炮入手提高光爆效果，减小围岩破坏。根据巷道中腰线，班长要提前画好半圆、点好眼位：炮眼布置进行调整，在调整过程中符合爆破图表的相关要求，并且在一定程度上结合现场围岩的实际情况：掏槽眼间距控制在200mm，在底部中间打眼；周边眼距：稳定砂岩控制在350mm～400mm，砂页岩、炭页岩及泥岩等≯300mm；周边眼抵抗距≯500mm。

在打眼过程中，为了确保钻孔质量，遵守定人、定钻、定眼位的原则。进行打眼时，每个钻工配备一根长2m的木锚杆，锚杆的作用是插入打好钻眼内做标志，在一定程度上确保打眼平行。

3.1.2 要求初喷成形的受力状况。放炮后，围岩表面出现凸凹现象，对于初喷充填顶帮来说，其岩面出现裂隙或凹穴，并且在一定程度上与围岩粘贴和咬合在一起，进而形成光滑平整的巷道表面，通过改善围岩与喷体内部的应力分布情况，进一步提高围岩本身的支护强度，同时为提高锚杆支护质量奠定基础。

3.1.3 初喷紧跟迎头，及时封闭围岩，减少风化变形

初喷前将迎头扒够3米，同时看中线、度腰线、画半圆，对巷道成形进行检查。初喷前仔细找掉、并用高压水清洗干净岩邦，初喷喷厚原则30-50mm，但必须成形，对围岩进行及时封闭。

复喷滞后迎头20-40m以上，进而在一定程度上检查迎头锚杆的质量，放炮后对锚杆螺母进行多次紧固，进一步巩固和强化其锚固应力。

3.2 保障措施 建立和完善《巖巷安全高效快速掘进的保障措施》、《岩巷进尺、单进及重点工程劳动竞赛办法》等。对岩巷总进尺、重点岩巷工程，以及综合单进三项指标进行严格考核。

3.2.1 研制悬浮道岔甩车器，实现一钩耙装4车。使用90kw电绞进行上山施工时，由于耙装机加长节只能耙装2辆车，在这种情况下，即使电绞提升能力再大，一钩只能耙装提升2辆车，进而在一定程度上制约了电绞提升能力的发挥。为此，将悬浮道岔甩车器铺设在耙装机卸料槽下的轨道上，一钩耙装4车即可完成，大幅提高了耙装、综合运输能力，保证了每班车皮的供应，迎头的排矸速度加快，每次停头钉道、复喷的时间缩短，单进水平大大提高。

3.2.2 加大耙装机到迎头的距离，实现上下台阶平行作业。耙装机于迎头之间的距离，以前不超过25m，下山耙装时容易发生滚矸，进而在一定程度上威胁到迎头人员的安全，使得耙装与迎头不便于平行作业，在施工过程中，通过运用（P-90B）0.9m3耙装机后，其耙装能力与容绳量得到充分的利用。耙装机与迎头之间的距离控制在30～40m，迎头分上下台阶施工，上台阶始终保证10m左右，放炮后先把迎头10m耙干净再设好挡矸网，可以上下台阶进行同时打眼，迎头喷浆、打锚杆与后面耙矸三者之间可以平行作业，一方面保证了安全，另一方面提高了迎头作业的效率。

3.3 政策激励 在工资分配过程中，逐渐向岩巷掘进倾斜，少数关键性岗位的工资分配加大倾斜力度，党政主管、班队长、机长、维修工等人员的工资适当提高分配系数，对“技术大拿”带徒弟，给予适当奖励，在一定程度上充分发挥岩巷“技术大拿”的传帮带作用，激发挖掘职工的潜能，进一步为岩巷快掘献策献力。

4 支护效果

通过对巷道的两帮的移近量、顶板的离层、锚固力等的监测，评价支护效果如下。

在巷道掘进期间巷道两帮的移近量和顶板和下沉量很小，在过揭煤段通过锚索补强，加强顶板支护，充分利用锚索的深部支护和悬吊作用，巷道顶板没有浆体开裂现象，达到了很好的支护效果。

从巷道的锚杆受力情况来看，锚杆没有受力变形和崩断现象，经测试，所有受测锚杆均超过屈服极限，说明支护强度达到要求。

初喷紧跟迎头，喷层能有效支承围岩被节理裂隙所切割形成的局部不稳定危石及锚杆间无锚固作用的小三角锥岩体，能有效防止危岩活石伤人。

5 经济效益分析

5.1 巷道支护成本明显下降 由于光爆效果的提高，巷道成形好，喷浆量大幅度减小，每米水泥用量平均节省0.55吨，加上人工、运输费，巷道每米支护成本平均降低200元左右。

5.2 巷道掘进速度的提高 中央采区-520～-300回风上山540m巷道只用了5个半月的时间就安全贯通，月进尺达到95m以上，而正常两掘一喷月进尺只有60m左右，就此而言采用班掘班喷班锚比正常两掘一喷节省了3个月的时间，由于节省时间该巷道施工人工费节省了14.4万，提前贯通也为矿井深部延深抽放系统的竣工打下了基础。

6 结束语

巷道的施工工艺和工序的衔接严重制约掘进单进的提高，掘进单进低的原因是多方面的，只要各级领导的高度重视，提高的途径是有办法的，主要通过装备更新，施工工艺的优化，管理创新，树立掘进先行发展的道路，技术创新，走科技发展的道路，大幅度提高掘进单进是能够实现的！

参考文献：

[1]东兆星，吴士良.井巷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.

[2]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[3]侯朝炯，勾攀峰，郭励生.煤巷锚杆支护[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.

作者简介：刘正海（1967-），男，毕业于中国矿业大学采矿专业，现工作于徐矿集团张集煤矿总调掘进组，首席助理工程师。