汝箕沟煤矿机掘瓦斯抽放硐室技术应用

岳占华

1概述：

近年来，随着矿井机械化水平发展与提升，矿井开采深度的增加，瓦斯（汝箕沟煤矿属煤与瓦斯突出矿井）成为制约矿井的生产能力的主要因素。神宁集团汝箕沟煤矿在回采巷道中全面推广锚带+锚索补强支护，采取巷道两侧间隔30m机掘瓦斯抽放硐室施工配合巷道正常掘进，并于硐室内同步进行瓦斯钻探抽查施工，有效的杜绝突出事故，取得了较好的经济效益。

2围岩特性：

根据矿区钻孔揭露情况，汝箕沟煤矿含煤地层为下侏罗统延安组，岩性由灰白色细砂岩、粗砂岩、灰黑色粉砂岩为主，局部变相为黑色砂质泥岩组成。主要可采煤层为二21煤层，顶板破碎，较软，易冒落。煤层厚度最大厚度10.3m，平均8.8m，为三类不易自燃太西煤，普氏系数<2.5。底板为灰黑色粉砂岩、细砂岩，较坚硬。（综合柱状图见图1）

3巷遭支护

3.1巷道成形

由于巷道掘出后围岩应力要重新调整以达到新的平衡，应力就要从巷道的围岩释放出来，煤巷更为明显，巷道表面基本达到了酥松的程度，有的甚至局部失稳冒落，致使巷道煤壁坑洼不平，挂网、安装托板很不利，极大的影响了巷道的支护强度，采用掘进机割煤，有效的清除已酥松开裂的表面煤岩层，致使巷道达到设计断面。既可保证巷道成形，提高围岩稳定性，又可节约火工品，同时提高掘进单进水平。

3.2锚杆参数及支护强度

锚杆是锚、网、索支护的核心部分，其通过与菱形网的连接，把阻止围岩破坏的力传动到稳定岩层中，有效的控制了围岩的变形，增强围岩的稳定性。

回采巷道煤壁围岩稳定性较差，受力后局部易破碎。不少巷道的破坏就起因于个别锚杆托板受力破坏后，其周边煤壁变形破碎，支护强度被进一步削弱，最终导致锚杆失效。同时，巷道因其服务年限、承载性质、规格形状、周围环境的不同，所需要的支护强度夜不同。因此在巷道施工过程中，合理确定锚杆支护参数就显得极为重要。

锚杆间煤壁是锚、网、索支护破坏的起始点。从维护锚杆间松动煤壁稳定性及的角度出发，较小的布置锚杆间、排距比较有利。如果锚杆间、排距较大，锚杆间的煤壁就不易维护，在较大的变形压力作用下，容易出现鼓出、破坏、掉落；锚杆间排距如果過小，锚杆间的煤壁就易维护，但打眼、安装锚杆的工程量却增加了；因此，回采巷道支护锚杆的间排距通常控制在0.6m-0.85m。随着巷道宽度、高度的增加和埋深的增加，支护强度也要相应增大。在支护设计上锚杆的杆径就需要粗一些，杆长也要长一些。同时，巷道的不同部位受力大小不同，支护设计就必须区别对待。

3.3菱形网的铺设质量

菱形网做为锚杆是锚、网、索支护的重要组成部分，其主要作用是维护锚杆之间比较破碎的煤壁，防止煤块的掉落，提高锚杆支护的整体效果，抵抗锚杆间破碎煤壁的碎胀力，提高对围岩的支撑能力。在一般回采巷道中，可采用12#铁丝加工成的菱形网，网孔40mm×40mm，网与网之间搭接100mm，扣扣相联，联网丝头环环压茬。

实践证明，菱形网真正由于巷道变形被拉断很少，大部分是由于联网不合格导致菱形网从网边处被拉断，所以必须重视现场施工过程中的质量管理，确保联网质量。

3.4锚索应用

采用锚、网、索支护回采巷道，锚索的主要作用是补强支护，防止局部软岩整体跨落，将松软围岩与老顶进行连接，增强巷道围岩的整体稳定性。在一般回采巷道中，可采用Φ17.8mm，1×7股钢绞线配合2节Z2350型和2节CK2335型树脂锚固剂进行端头锚固，托梁采用长600mm的11#矿工钢梁，锚索锚入上部稳定岩层深度不得小于2000mm，锚固力不得小于30MPa。

实践证明，锚索真正由于巷道变形被拉断很少，大部分是在输入树脂药卷过程中，没有将树脂药卷输送至孔底部，导致锚索失效，到不到锚固力，所以必须重视现场施工过程中的质量管理，确保锚固力。（巷道支护断面布置图见图2）

4巷道掘进与瓦斯抽放硐室施工

4.1EBZ160TY型掘进机主要技术参数及适用

EBZ160TY型掘进机由煤炭科学研究总院太原分院设计制造。该机为悬臂式部分断面掘进机，适应巷道断面9～21m2、坡度±16°，可经济切割单项抗压强度≤80MPa的煤岩，属重型悬臂式掘进机。使用于煤及半煤巷掘进，可掘巷道最大宽度（定位时）5.5m，最大高度4.0m，可掘任意断面形状的巷道，机长：9.8m，机宽：2.55m，机高：1.7m，地隙：0.25m，切割卧底深度：0.25m，机重：51.7t，总功率250kw；截割头最大摆角，上：36°，下：31°，左右各37°，截齿为镐形，截割头转速为32/65r/min。

4.2巷道掘进

采用EBZl60TY型掘进机割煤施工，施工时，掘进机司机根据“掘进机割煤顺序图”采用自下而上，左右循环，最后刷帮、扫底成巷的方式截割煤壁（掘进机割煤顺序图见图3）。割煤结束后，掘进机司机将综掘机退至距离工作面迎头5.0m，铲板、截割头落地，掘进机断电闭锁。人员进入工作面进行敲帮间项，进行临时支护，打设顶帮锚杆、锚索进行永久支护。

4.3瓦斯抽放硐室施工（瓦斯抽放硐室在巷道两侧交错布置，间距36m）。

4.3.1、掘进施工至瓦斯抽放硐室位置时，施工队正常沿掘进方向掘进，硐室开帮侧帮锚杆采用φ18mm×1800mm玻璃钢锚杆，间排距1.0m布置，过瓦斯抽放硐室斜口6.0m后，将掘进机退至斜口位置。

4.3.2、解开帮网悬挂在顶网上，使用掘进机逐渐刷大开帮侧巷道断面，当净宽达到5.5m时，硐室侧采用施工队自行加工的两孔或多孔W钢带配合螺纹钢锚杆对顶板进行支护（当净宽小于5.5m时采用木托板配合建筑螺纹钢锚杆对顶板进行支护）。

4.3.3、施工时，先掘出巷道，待巷道顶板支护完毕后，再掘出硐室，敲帮问顶结束后，人员站在安全地点用前探梁将菱形网和钢带一并挑起进行临时支护（前探梁和顶板之间用木托板垫实），并打设锚杆，依次施工。

4.3.4、瓦斯抽放硐室施工完毕后，施工队人员认真检查硐室规格，煤帮不齐的地方用风镐找平，并按巷道施工断面图进行补打帮螺纹钢锚杆、挂菱形网进行永久支护。（瓦斯抽放硐室支护布置图见图4）

5机掘与钻爆法施工瓦斯抽放硐室对比：

结论

实践证明，采用掘进机掘进与锚杆、铺设菱形网、钢带加打锚索的支护单行作业施工瓦斯抽放硐室，有效的提高了周边围岩的稳定性；同时，具有较高的经济效益；其次，为机掘小断面巷道开口提供了有力的技术支持。