9 m大跨度切眼分巷间隔一次成巷与支护技术研究

刘占斌 李智勇

(1.华电煤业有限责任公司，北京市西城区，100035;2.陕西华电榆横煤电有限责任公司，陕西省榆林市，719000)

★ 煤炭科技·开拓与开采 ★

9 m大跨度切眼分巷间隔一次成巷与支护技术研究

刘占斌1李智勇2

(1.华电煤业有限责任公司，北京市西城区，100035;2.陕西华电榆横煤电有限责任公司，陕西省榆林市，719000)

大采高综采工作面大跨度切眼一次成巷是实现开切眼安全、快速掘进及综采设备安全快速安装的重要技术。小纪汗煤矿11217工作面切眼巷道长330.8 m，设计宽度9 m，高度3.8 m，巷道跨度较大，使用连续采煤机配套设备进行掘进，采用分巷间隔一次成巷方法，平均每天掘进完成4个循环， 28 d就使切眼巷道贯通，实现了大跨度巷道掘支平行作业、间隔连续快速掘进。

开切眼 大跨度巷道 巷道掘进 连续采煤机 一次成巷 支护技术

连续采煤机自20世纪80年代引进至中国以来，主要在条件适合矿井采用旺格维利采煤法开采边角煤以及长距离的巷道掘进等，目前广泛应用于陕北、内蒙古等地质条件简单矿区。大采高综采工作面大跨度切眼一次成巷是实现开切眼安全、快速掘进及综采设备安全快速安装的重要技术。目前我国大多数开切眼的施工都是采用分次成巷方法，这种方法造成切眼顶板经受二次应力的分布，顶板下沉、离层量加大，且工期长、效率低、成本高。本文主要针对小纪汗煤矿11217大采高综采工作面9 m大跨度切眼采用连续采煤机配套设备进行分巷间隔一次成巷的工艺及支护技术研究，为类似条件下采用连续采煤机安全高效开切眼一次成巷提供理论基础与实践经验。

1 工程概况

小纪汗煤矿11217工作面位于2号辅运大巷以北，西邻11217工作面带式输送机巷、辅助运输巷，东邻11215工作面(开采中)辅助运输巷，北至井田边界。地面标高1209～1218 m，井下标高811～820 m，倾角1°～3°，煤层厚5.26～5.89 m，平均煤层厚5.58 m。工作面切眼断面设计为矩形。

2 连续采煤机设备配套

11217工作面切眼宽度为9 m，高3.8 m，长330.8 m ，掘进方位角为90°，沿煤层底板掘进。工程包括切眼掘进、支护，带式输送机安装、延伸，管线敷设等工作。切眼掘进采用连续采煤机截割，后部跟梭车、转载机、破碎机和带式输送机进行装煤和运煤，采用四臂锚杆钻机进行巷道顶板锚杆支护，全液压锚杆(索)钻车进行巷道顶板锚索支护，使用气动手持式钻机进行巷道两帮支护，装载机进行巷道内遗留煤的清理。工作面巷道掘进配套设备见表1。

表1 工作面巷道掘进配套设备

3 9 m大跨度切眼连续采煤机掘进工艺与支护技术

3.1 9 m大跨度巷道分巷间隔一次成巷工艺

由于11217工作面切眼巷道跨度较大，正常需分两次掘进成巷，但考虑两次成巷容易造成切眼顶板围岩应力两次扰乱重新分布，会造成顶板下沉、离层量增大，且两次成巷的工期长、成本高。全断面一次同时掘进成巷支护难度较大，故采用分巷间隔一次成巷方法掘进，即将9 m宽切眼分成6 m宽主切眼和3 m宽副切眼，主切眼靠近回采帮，副切眼靠近非回采帮。

图1 11217切眼开口位置

11217工作面切眼一侧布置胶运巷道与辅运巷道，另一侧布置回风巷道，开口位置布置在胶运巷道与辅运巷道一侧，开口处设置一个10 m×10 m的移变硐室，11217切眼开口位置见图1，9 m大跨度切眼分巷间隔一次成巷工艺见图2，先掘进主切眼至50 m处，再开始掘进副切眼，为了保证掘支平行作业的空间，且巷道新掘进断面裸露面积不能太大，两巷前后间隔不小于30 m，主副切眼同时连续掘进一次成巷。

3.2 连续采煤机掘进工艺

3.2.1 落煤工序

连续采煤机掘进主切眼先切槽后采垛，一个循环为6 m，在每循环截割作业中，巷道分先后两次进行截割，并按照连续采煤机割煤时，先将截割头调整到巷道顶板，切入煤体，从上而下割煤，到底板时，连续采煤机稍向后退开始拉底，割完底煤，再将连续采煤机截割头调整到巷道顶板，如此循环直至割出一个循环的进尺。按此工序先割出3.8 m高、3.3 m宽、6.0 m长的断面空间，然后将连续采煤机调整到巷道另一帮继续按照由顶至底的顺序截割，直至截割出3.8 m高、6.0 m宽、6.0 m长的断面空间，完成一个截割循环。主切眼掘进割煤及采垛工艺流程见图3。

图2 9 m大跨度巷道分巷间隔一次成巷工艺

图3 连续采煤机主切眼掘进工艺流程

主切眼掘进至50 m时开始掘进副切眼，由于副切眼只有3 m宽度，故连续采煤机掘进副切眼只有切槽一个工序即可。

3.2.2 装煤及运输方式

连续采煤机采用自装煤方式，连续采煤机上装有扒装机构和中部输送机，截割时煤落入扒装机构，通过扒爪(圆盘)连续运转，将煤扒入中部运

输机再转运到连续采煤机后面的梭车，由梭车将煤转运到给料破碎机然后再转运到带式输送机上，为了保证煤层底板质量以及运输的最大功效，根据本矿的实际情况与生产经验，梭车延长运输距离一般为120 m，即正常情况下60 m距离延伸一次胶带，这种运输方式比其他掘进方式减少了胶带延长的次数，增大了工作面巷道掘进的效率。

由于开切眼位置的特殊性，在切眼巷道开始掘进前期，破碎机安在11217工作面胶运巷中，在切眼巷道掘进至100 m时，在切眼巷道内增加一部带式输送机，同时破碎机延伸至切眼内。切眼掘进期间，连续采煤机割煤、装煤，后部跟梭车装煤，待梭车达到负载后将煤转载到破碎机上，然后再回到连续采煤机后面继续装、运煤，装煤及运输流程如图4所示。

图4 连续采煤机掘进切眼装煤及运输流程

4 9 m大跨度切眼支护技术

4.1 支护方案

切眼支护断面形式见图5。

(1)顶板支护。巷道顶部采用BHRB335型螺纹钢锚杆，规格为ø20 mm × 2300 mm，螺纹长度150 mm，间排距为800 mm × 800 mm，每根锚杆采用1支MSK23/60型树脂药卷，锚杆锚固力不小于100 kN，扭矩力不小于100 N·m；托盘采用Q235钢托盘(带调心球垫和减摩垫圈)，规格为150 mm ×150 mm ×10 mm，托盘拱高不低于34 mm；顶网采用ø4.5 mm钢筋网，网格120 mm ×120 mm，网片搭接宽度120 mm，使用14#铁丝双股绑扎，绑扎间距不大于300 mm。同时采用ø17.8 mm× 6000 mm钢绞线锚索，锚索间排距为2400 mm × 2400mm，每排布置3根锚索，每根锚索采用3支药卷，配以尺寸为300 mm×300 mm× 14 mm拱形钢板托盘(带调心球垫)，锚索锚固力不小于180 kN，预紧力不小于120 kN，每排锚索用两条对接的BHW钢带加固，钢带长度分别为4.7 m和4.3 m。

另外，在切眼内距非回采帮4 m处，打设1排DM40-300/110X型单体液压支柱，支柱间距为3 m，施工处必须将巷道清理至实底，点柱必须穿鞋戴帽，并且所有单体液压支柱必须架设牢固，设防倒绳，支柱初撑力不得小于90 kN。

(2)两帮支护。回采帮采用ø18 mm ×1800 mm MGSL18/1800F全螺纹玻璃钢复合材料锚杆，间排距为800 mm × 800 mm，杆体、螺母及托盘均为玻璃钢材质，杆体为全螺纹结构，锚固力不小于50 kN，锚杆扭矩不低于50 N·m；帮网采用塑料网片，网格40 mm×40 mm，网片搭接长度200 mm，使用14#铁丝双股绑扎，绑扎间距不大于300 mm。非回采帮采用ø18 mm×1800 mm BHRB335型螺纹钢锚杆，间排距800 mm ×800 mm，锚杆丝扣长度150 mm，锚深1750 mm，外露50 mm，采用Q235钢托盘，规格为150 mm×150 mm×10 mm，锚杆锚固力不小于50 kN，扭矩不小于100 N·m，配以钢筋网，网格尺寸120 mm×120 mm，网片搭接长度100 mm，使用14#铁丝双股绑扎，绑扎间距不大于300 mm。

主切眼掘进后，需要在主切眼非回采帮侧增加锚杆临时支护，采用规格为MGSL18/1800F玻璃钢锚杆，间排距1200 mm×1200 mm，最上一排锚杆距顶400 mm，最下一排锚杆距底1 m，锚杆锚固力不小于50 kN，锚杆扭矩不低于50 N·m；配以网格为40 mm×40 mm塑料网片，网片搭接长度200 mm，使用14#铁丝双股绑扎，绑扎间距不大于300 mm。

图5 11217切眼全断面支护方案

4.2 支护工序

11217工作面切眼分主切眼和副切眼掘进，首次掘进主切眼时，循环截割工序完成后，连续采煤机与梭车退至联巷，将四臂与两臂锚杆机调入工作面支护顶板的锚杆(索)、金属网与钢带，工人站在锚杆机上采用手持式风动钻机支护两帮上部锚杆并铺网。

待掘进副切眼20 m完成，开始两巷间隔一次掘进成巷时，连续采煤机掘进主切眼时，四臂和两臂锚杆机支护副切眼空顶，连续采煤机掘进主切眼一个循环后，开始掘进副切眼时，四臂和两臂锚杆机调至主切眼掘进头，支护主切眼空顶，掘进与支护工序可以平行作业，见图6。

单体液压支柱支护滞后副切眼掘进头30 m左右，以保证连续采煤机与梭车的正常截割与运输。

5 结论

小纪汗煤矿11217工作面切眼采用连续采煤机配套设备分巷间隔一次掘进成巷，实现了大跨度巷道掘支平行作业且一次成巷，平均每天掘进完成4个循环，共计28 d就使切眼巷道贯通，比两次成巷缩短工期至少10 d以上，增加了效率，降低了成本，后期矿压监测显示，切眼变形量很小，说明支护设计合理。小纪汗煤矿11217工作面9 m大跨度切眼安全高效贯通的成功为类似条件下采用连续采煤机配套设备掘进大跨度巷道的工艺技术等提供了实践经验与理论依据，为大跨度巷道一次成巷提供了新的方法与研究方向。

图6 开切眼后期支护工序流程图

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(责任编辑 张毅玲)

Study on interval and divided once-tunneling and support technology for 9 m large-span open-off

Liu Zhanbin1, Li Zhiyong2

(1. Huandian Coal Industry Co., Ltd., Xicheng, Beijing 100035, China;2. Shaanxi Huadian Yuheng Coal and Electricity Co., Ltd., Yulin, Shaanxi 719000, China)

Once-tunneling technology for large-span cutting hole of fully mechanized working face with large height is an important technology of safe and rapid tunneling and fully mechanized mining equipment's installation. The open-off roadway of No. 11217 mining face of Xiaojihan Coal Mine was 330.8 m long, 9 m wide and 3.8 m high, the span was large, so interval and divided once-tunneling method with continuous miner and corollary equipment was adopted, that was average 4 cycles per day and 28 days in total, and the method realized parallel working of tunneling and supporting and interval, continuous and rapid tunneling.

open-off, large-span roadway, roadway drivage, continuous miner, once-tunneling, supporting technology

TD353

A

刘占斌(1972-)，男，高级工程师，主要从事采矿工程的研究和管理工作。