厚煤层大倾角高位钻场施工技术研究

任前程,武庆志,徐 敏

(淮北矿业集团公司青东煤业,安徽淮北,235000)

厚煤层大倾角高位钻场施工技术研究

任前程,武庆志,徐 敏

(淮北矿业集团公司青东煤业,安徽淮北,235000)

针对某矿833风巷高位钻场施工地点煤层较厚且倾角大、煤层赋存条件复杂的实际，依照实际探查的地质情况，设计合理可行的高位钻场施工方案和安全措施。实现了大倾角巷道高位钻场的拨门施工，对该矿井其它地点的钻场施工有着重要的借鉴意义。

厚煤层;大倾角;高位钻场

0 前言

为了预防采面回采过程中出现瓦斯超限，杜绝发生瓦斯事故，满足瓦斯抽排需要，需在833风巷内施工高位钻场。

833风巷长度533m（斜距），沿8煤底板施工，施工方位角198°20′，该区域煤层倾角平均22°（局部高达30°），平均煤厚4.5m；巷道净宽×净高=4600×3340mm，采用U29型棚作为永久支护。833风巷高位钻场施工地点巷道倾角23°，煤岩层倾角15°，煤厚5m,支护条件完好。

1 工程概况

青东煤业水文地质条件属于复杂类型，矿井工程地质类型为层状碎屑岩类复杂型，断层多且复杂多变。

833风巷高位钻场施工地点支护条件完好,巷道倾角23°，煤厚5m，8煤直接顶为1.6m的泥岩，老顶为3m的泥质砂岩；直接底为1.2的泥岩，老底为2.5m的铝质泥岩。

2 高位钻场施工方案

(1)巷道拨门

拨门位置：拨门中为F21点前20m（平距）。

拨门施工：拨门前在拨门处顶板与钻场对侧各打4m的锚索梁一道，并架设木垛和挑棚。对钻场两帮各5棚及对侧的棚腿打锁腿锚杆进行加固。对钻场上帮第一棚棚腿加短腿（短腿长度1.2m,扎角78°，搭接400mm,搭接处使用3付卡缆）。然后摘除原U棚腿扶设工字钢抬棚施工斜巷。工字钢抬棚规格为：棚梁×棚腿=2400mm×2400mm，扎角78°，抬棚睡度15°。拨门后调向采用工字钢棚支护，规格为：棚梁×棚腿=2400mm×2400mm，扎角78°。

(2)斜巷(通道）施工：扶抬棚后按方位角108°（垂直于833风巷），18°上山施工，施工10.5m（平距）后变平巷施工钻场。斜巷煤巷段采用木棚支护（平距6m），木棚使用直径不小于180mmm的圆木，梁长×腿长=2200mm×2200mm,扎脚为80°，净高为2.0m，柱窝深度200mm，棚距500mm，木棚采用竹笆片进行腰帮过顶；通道穿过煤层后采用锚网喷支护（平距4.5m）,断面为直墙半圆拱型，净宽×净高=2800mm×2700mm；采用Φ22mm，L=2400mm锚杆配合钢网支护，喷浆厚度50mm，喷浆强度C20；斜巷由木棚支护变为锚喷支护时采用2m的复合支护。上山度数大，为确保行人安全面向迎头左帮铺设木梯，并在距底板1.2m处绑扎一道大绳助行。

(3)钻场施工：斜巷施工到位后按方位角108°变平施工钻场5m，钻场断面为直墙半圆拱型，规格为净宽×净高×净深=5000mm×3200mm×5000mm，钻场采用锚网索喷支护，喷厚50mm，喷浆强度C20，锚杆间排距800 mm×800mm，锚杆规格为Φ22mm，L=2400mm，锚 索间排距1500 mm×1500mm。锚索规格为YMS17.8/6.3-1860，锚索托盘规格为300 mm×300mm，锚杆、锚索要均匀布置。钻场顶板距7煤底板法距≮7m。

(4)巷道拨门处顶板为8煤，煤层松散，拨门前注水以改变煤的物理力学性质,超前固化顶板，减少煤尘的产生,减少冲击地压、煤与瓦斯的突出危险性。钻场平剖面图如图1所示。

图1 ：钻场平剖面图

3 高位钻场施工技术要求

3.1 架棚支护

⑴超前支护：顶板煤层破碎较难控制时采用木撞楔、金属撞楔、大板超前管理顶板，木撞楔采用50mm方木加工而成，长度1600mm，撞楔间距不大于200mm，棚棚打设与巷道呈8-10°扎角，（根据顶板条件，适当调整撞楔间距）。撞楔与注水相互配合超前管理顶板。

⑵临时支护:巷道架棚时采用2根前探梁做临时支护。前探梁采用长4.0m的11号矿用工字钢加工，每根前探梁要用三道大链锁固，尾部设留绳，在其上放上梁并过顶，以起临时支护作用。

⑶永久支护采用圆木棚支护，木棚间采用木棚撑，使用竹笆片腰帮过顶。木棚要设置牙颏，肩窝和壁后要背严实。

⑷木棚采用拉条固定为一个整体，拉条采用厚度30mm宽度200mm的优质大板加工而成，每棚钉拉条6根，棚梁在距中线1200mm位置分别钉一根，两侧棚腿在距底板300mm及1800mm位置处分别钉一根。

(1)临时支护：采用带帽点柱进行临时支护。点柱间排距不大于1.5m，不小于1m，点柱上部要带帽，下部打在实底上，无法打在实底上时要穿鞋，锚杆紧跟迎头后，点柱方可拆除。

(2)永久支护：

①锚杆规格：Φ22mm，L=2400mm；锚杆眼位按线布置，锚杆株排距为800mm×800mm，株排距允许误差-100～+100mm；锚杆每孔用2卷Z2550树脂锚固剂，锚固力不小于80KN，扭矩不小于300N·m；外露10mm～40mm；锚杆布置方向应与巷道轮廓线（或岩层主要层理面）垂直，其夹角不小于75°。

②金属网规格：长×宽=1500mm×1000mm，采用自扣式连接，连接牢固可靠且紧贴岩壁。

③断面为直墙半圆拱型，巷道净高2700mm，允许误差-50～+150mm，净宽2800mm，允许误差-100～+150mm。

④喷浆：设计喷厚50mm，要求不小于设计值的90%；设计强度C20，要求不小于设计值。

⑤顶锚杆紧跟迎头；底脚最下面一排锚杆距底板高度300mm，且角度与巷道呈25°下扎角。

⑥每根锚索用4卷锚固剂锚固（1卷K2550型和3卷Z2550型），先装快速，后装中速。树脂锚固剂凝固1小时后，方可进行张拉预紧上托盘工作。锚索托盘要紧贴岩面，预紧力80～100 KN；锚索外露不大于350mm，不小于150mm。

3.3 扶抬棚

3.2 锚网喷支护

(1)扶抬棚前对原U型棚进行打锚索梁和架设井字型木垛加固。锚索梁在巷道中顶和拨门点对侧肩窝处各打设一道，托梁必须托实加固范围内的所有U型棚梁，托不实的采用木楔接实确保其牢固有效，加固后打井字型木垛进行扶抬棚。

(2)加固完毕方可摘除U型棚腿，摘除棚腿后加U型棚短接架设双抬棚；抬棚梁长2400mm，腿长2400mm。抬棚梁要托实所有短接，托不实必须用垫板或木楔接实。抬棚腿必须焊夹板并栽在实底上，底板松软棚腿必须穿鞋（鞋采用200×200×50mm的优质木料）。抬棚睡度15°。

(3)抬棚扶设好后，方可拆除木垛。然后并棚架设第一架木棚（梁长×腿长=2200×2200mm），第二架及其后的木棚均正常架设（棚间距500mm）。拨门点放大图如图2所示。

图2 ：钻场拨门点放大图

4 高位钻场安全技术措施

(1)对拨门点前后10米内的电缆、信号线、风水管路等进行改造并使用大板配合旧皮带进行有效保护。

(2)执行现场交接班和敲帮问顶制度。敲帮问顶要派有经验的人员在有效的支护下用专用找顶工具进行,并要有专人监护。

(3)防片帮网固定方法：在端面施工固定眼，插入带钩钢管固定防片帮网。固定眼深度不少于500mm，顶、帮固定点不少于20个；防片帮网中部采用2道钢带配合锚杆封山（距顶板1m和1.8m位置），钢管必须牢固、可靠，防片帮网必须张紧，紧贴岩面，不得松散。

(4)皮带机运行时严禁行人。

(5)过顶时，递料人员要站在安全地点，过顶人员要稳接稳放，以防背板从顶板滑落伤人。

(6)放炮后，对崩倒、崩坏的支架应及时修复或更换。修复支架前，应先清除危石、活矸，做好临时支护；扶棚或更换支架，必须从外向里逐架依次进行。

(7)施工期间，要强化锚杆施工质量，严格按设计施工，杜绝锚杆穿皮、螺母松动等现象，发现不合格锚杆及时补打。顶锚杆紧跟迎头，够一排打一排，最大空顶距离不超过800mm。

(8)钻场通道施工角度较大，为方便作业，防止矸石自溜，在距迎头3m处使用1寸钢管配合大板在巷道内打设第一道作业平台。钢管底端深入底板不少于500mm，钢管上端采用铁丝与固定点扎牢；采用厚度≮50mm长度≮2700mm优质木板作为挡矸板，高度≮600mm，挡矸板居中放置，上端距顶板1500mm。在距第一道平台3m处，使用直径不小于1寸钢管配合大板在巷道内打设第二道作业平台（第二道平台的尾部斜交至溜槽上口方便出货），钢管上端采用铁丝与固定点扎牢；下段深入底板≮200mm，采用厚度≮50mm长度≮2700mm优质木板作为挡矸板，挡矸板高度≮400mm，挡矸板居中放置，上端距顶板1900mm；在距第二道平台3m处打设第三道平台，平台挡矸板高度≮400mm，下段深入底板≮200mm，采用厚度≮50mm长度≮2400mm优质木板作为挡矸板，挡矸板靠右侧放置，上端距顶板2200mm。平台随迎头推进而交替前移，平台之间形成阶梯状，面向迎头靠左帮钉木梯方便行人。大板密排在钢管上，大板与巷道呈70°角放置。

(9)斜巷角度较大，必须打设专用排矸道，封闭管理。溜矸道距中500mm靠左帮布置（面向迎头），采用木点柱配合大板封闭。木点柱每2m布置一根，点柱生根要牢固可靠，顶部打在棚梁上，并采用扒钉配合10#铁丝与木棚连为一体。为保证溜矸道的正常使用，矸石长度大于300mm的严禁直接进入排矸道，必须破碎后方可进入。为防止矸石滑至斜巷下口时飞起伤人，在斜巷下口溜矸道处链板机上300mm处采用宽度200mm厚度不小于30mm的大板封闭挡矸，封闭高度不小于1m，封闭宽度不小于1m。排矸道下口使用钢网全封闭。

(10)在拨门下帮5m处，使用2根1.5m的矿用11#工字钢配合大板在巷道内打设挡矸板一道, 挡矸板高度≮1000mm，工字钢下段深入底板≮500mm，采用厚度≮50mm，长度≮2400mm优质木板作为挡矸板，挡矸板与工字钢之间要绑扎牢固。

(11)迎头施工时所用的锚杆、钎子等材料工具如在斜巷内放置必须横向放置，防止斜巷内自溜伤人。

(12)底板采取下底梁的方式防滑。底梁采用长2.5m的优质半圆木，间距1.5m均匀布置，并用厚度不小于30mm的大板固定为一个整体。

(13)锚索安装时注意人员站位，不准正面安装锚索，防止锚索下窜伤人。

5 总结

(1)全煤段采用木棚支护，全岩段采用锚喷支护，煤岩段采用，架棚、锚喷复合支护。

(2)强化了大倾角厚煤层钻场拨门点加固和顶板管理及其支护技术要求。

(3)给出了钻场迎头封山的具体要求。

(4)根据现场实际情况，制定大倾角施工三级平台作业标准、溜矸道防护标准和底板防滑措施。

[1] 侯守道，高位钻场顶板走向钻孔抽放瓦斯技术在新集二矿的应用[J].煤矿安全，2006，（04）：20～22.

[2] 魏胜田.高位钻场穿层钻孔预抽上覆被保护层瓦斯技术[J].煤炭科学技术，2007，35（6）：49～50.

[3] 石井堂.孙疃煤矿防治水钻场与高位钻场一体化设计与施工[J].煤炭工程，2009，（12）. ：43～44.

[4] 吴金刚，李守振，等.高位钻场煤层注水防尘技术[D].辽宁工程技术大学学报，2012，（10）.708～711.

任前程（1985.11-），男，安徽淮北人，硕士，毕业于安徽理工大学，就职于淮北矿业青东煤矿，从事巷道掘进工作

Construction technology of large dip angle high drilling field in thick coal seam

Ren Qiancheng,Wu Qingzhi,Xu Min
(Huaibei mining group, Qing Dong, Huaibei, Anhui, 235000)

In the light of the actual of the construction site is relatively thick and the inclination angle coal seam is large ,with complex coal occurrence conditions in 833 mine roadway of high level drilling field,according to actual exploration geology,to design reasonable high drilling field construction scheme and safety measures.Fulfilled the high-angle roadway dial door of high field construction,It has important reference meaning for the drill field construction of other locations in the mine.

Thick coal seam;Large angle;High drilling field