综采工作面切巷一次成巷施工技术应用研究

李鹏举

（阳煤集团新景公司，山西 阳泉 045000）

随着煤矿综采机械化水平的大幅提高，综采工作面使用的机械设备和液压支架越来越趋于大型化[1-2]。传统的综采工作面切巷施工一般采用先施工小断面切巷，在综采工作面安装前期再进行扩帮的施工工艺[3]，传统的切巷施工工艺存在着施工速度慢、工艺相对复杂的问题，影响采掘衔接。阳煤集团新景公司采用一次性掘出切巷，探索大断面切巷一次成巷工艺。

1 概况

8128工作面井下位于8#煤芦南区北翼采区西部，东为8127工作面（未掘），南为8#煤芦南区北翼采区大巷，西为8129工作面（未掘），北为525水平中条带大巷。8128工作面设计长度220m，切巷断面为矩形断面，两个端头净宽为7.5m，净高为2.8m，中部净宽为6.5m，净高为2.8m。8128切巷为沿8#煤顶板掘进巷道，煤层平均厚度2.89m，煤层倾角平均为7°，煤层赋存稳定，属复杂结构，属中灰、中硫、中磷的无烟煤，煤层以半亮煤为主，内生裂隙发育。煤层直接顶为砂质泥岩，平均厚度为8.08m；基本顶为中粒砂岩，平均厚度为6.65m；直接底为砂质泥岩，平均厚度1.87m；基本底为中粒砂岩，平均厚度7.71m，如图1所示。

图1 8128切巷工作面综合柱状图

2 切巷施工工艺选择

方案一：采用二次成巷的施工工艺，先施工宽为5.0m、高为2.8m的小断面切巷；综采工作面安装前期再进行扩帮，将采帮扩宽，最终形成两个端头宽为7.5m、中部宽为6.5m、高为2.8m的大断面切巷，满足综采工作面液压支架的安装与运输。

方案二：采用一次成巷施工工艺，全断面一次掘出切巷所需宽度，使切巷断面一次达到两个端头宽为7.5m，高为2.8m，中部宽为6.5m，高为2.8m。

方案一中采用二次成巷工艺，主要优点是切巷跨度较小，施工难度较小，后期矿山压力显现对切巷的影响较小；缺点是综采工作面安装前需二次扩帮，前期采帮已施工的所有支护全部损坏，人力、材料、设备以及其他成本大大增加，施工时人为扰动造成切巷前期已形成的内在支护结构遭到破坏，而且二次扩帮使综采设备安装速度和工期受到影响，不利于采掘正常衔接[4]。

方案二中采用的一次成巷工艺，主要优点是切巷和围岩形成的内在结构避免了二次扰动破坏。施工工艺简单，避免了掘进工作面设备的二次安装，减少了施工工序，同时又大大地减轻了工人劳动强度；缺点是巷道一次性完成大跨度切巷，切巷矿压显现比较严重，需采用合理有效的高预应力锚网支护方案以减少安全隐患。

通过对比上述两种方案，考虑到8128综采工作面为该采区首采面，决定采用方案二的一次成巷工艺施工切巷。

3 切巷施工工艺

切巷施工采用EBZ-160型综掘机沿煤层顶板截割并自行装煤的方式，配合刮板输送机+皮带输送机联合出煤[5]。切巷施工时采用分断面截割分次支护阶梯施工成巷的方法[6]。先施工落山帮大断面，支护完成后再施工采帮小断面，全部支护完成算一个完整循环。

切巷开口5m内的施工，采用8128进风巷EBZ-160型综掘机向东侧方截割开口，配合综掘机桥式转载机出煤。

综掘机进入切巷5m后，拆除桥式转载机，在综掘机后方安装一部刮板输送机随掘进机将截割下的煤碳转运到8128进风巷皮带输送机。

综掘机进入切巷30m后，安装桥式皮带转载机，形成综掘机+桥式皮带转载机+刮板输送机+皮带输送机联合出煤系统。

考虑到切巷断面较大，综掘机无法一次性截割出整个断面，正常掘进期间采用分断面截割分次支护阶梯施工成巷的方法。先按照正规截割顺序割出落山帮5.0m×2.8m大断面，然后顶部采用W钢带+经纬网+全锚索联合支护，落山帮采用菱形网+钢护板+锚杆联合支护；掘进机退机后进至采帮，再按照正规截割顺序掘出采帮1.5×2.8m小断面，小断面顶部采用经纬网+锚索联合支护，采帮采用钢塑网+玻璃钢锚杆+木托板联合支护，待顶帮支护全部达到设计要求的参数后进入下一个循环。综掘机截割示意图如图2所示。

图2 8128切巷一次成巷工艺综掘机截割顺序

4 支护参数的确定

4.1 顶部支护参数

两端头顶部采用W钢带+经纬网+全锚索联合支护。W钢带选用BHW4-280-5050-950-6mmW钢带+BHW4-280-2400-1000-3mmW钢带；锚索选用Φ21.6×5200mm，1×7股高强度低松弛预应力锚索，排距为900mm。5050mmW钢带上施工锚索间距为950mm，2400mmW钢带中施工锚索间距为1000mm。

切巷中间部分顶部采用W钢带+经纬网+全锚索联合支护。W钢带选用BHW4-280-5050-950-6mmW钢带；锚索选用Φ21.6×5200mm，1×7股高强度低松弛预应力锚索，排距为900mm。5050mmW钢带上施工锚索间距为950mm，其余部分补打单体锚索，配合使用高强度拱形可调心锚索托盘和可调心球垫。切巷施工完成后每5m补打一根中路柱，中路柱直径不小于200mm，中路柱必须打紧背牢，支设到实底上，巷道过高时可穿石料或木鞋。中路柱支设要求滞后桥式皮带机尾不超过5m。8128切巷断面支护图如图3所示。

图3 8128切巷断面支护图

图4 8128切巷落山帮支护图

图5 8128切巷采帮支护图

4.2 两帮支护参数

切巷落山帮帮部采用螺纹钢锚杆+菱形网+BHW4-280-450mm W钢护板联合支护，采帮帮部采用玻璃钢锚杆+钢塑网+木托板联合支护；落山帮帮锚杆选用Φ20×2000mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，杆尾螺纹为M22，间距900mm，排距为850mm；采帮帮锚杆选用Φ20×2000mm的玻璃钢锚杆杆，间距1000mm，排距为900mm。每排一根，交替布置距离顶板800mm或1800mm，距离底板900mm或1900mm。8128切巷落山帮支护图如图4所示，8128切巷采帮支护图如图5所示。

4.3 交岔点支护参数

交岔点及交岔点前后5m范围内补打锚索加强支护。具体方式为：在距巷帮500mm处顺巷依次布置双孔W钢带托梁锚索以加强交岔点的支护，锚索采用Φ21.6×6200mm、1860N/mm2级低松弛锚索，锚索托盘采用拱形高强可调心异形锚索托盘。8128切巷交岔口加强支护示意图如图6所示。

图6 8128切巷交点加强支护示意图

5 施工要求

（1）巷道临时支护采用穿鞋带帽DN型内注式单体液压支柱，每一侧每次出煤后，经敲帮问顶安全检查后，都须打设单体柱，单体柱数量根据顶板实际情况而定，但柱距不大于1m，距两帮不大于1m，距煤头不大于0.4m。鞋帽采用普通道木，规格为1300×140×120mm，柱脚必须垫实，初撑力不小于80kN。两帮临时支护：每帮打不少于1根戴帽戗柱，柱采用Φ180mm以上优质原木，柱帽采用Φ140～160mm的半开木，长800～1200mm，柱脚用木托板垫护，用木楔打紧打牢。

（2）Φ21.6mm顶锚索张拉预紧力不小于300kN（使用KZDB1.25×63型电动泵及YCD22-370型预应力张拉千斤顶时，压力表读数必须达到51MPa以上）。切巷落山帮帮锚杆必须使用扭力矩倍增器，扭力矩必须达到400N·m，帮锚杆锚固力不小于157kN；采帮玻璃钢锚杆锚固力不小于50kN，扭力矩不小于40N·m。

6 结 论

8128切巷大断面一次成巷技术在现场的成功应用，充分说明了在高预应力锚网支护方式下切巷一次成巷施工技术已经相当成熟，不单能够快速成巷提高单进水平，节省大量的人力、物力成本，还实现了采煤工作面各种设备的快速安装，缓解了采掘衔接紧张的矛盾，具有很好的经济和社会效益，对同等地质条件下大断面巷道施工提供了很好的借鉴和参考，值得推广使用。