开切眼大断面的优化与支护

刘帅

摘 要：通过对切眼大断面的优化及支护技术的实践证明了切眼大断面在综放工作面的推广应用的可行性。

关键词：大断面;优化;支护;施工质量

引言

本煤矿北部现开采深度为331米，矿井现开采Ⅱ2a煤层、煤层硬度F=2.05、煤层结构较复杂表现为夹层多、煤层顶底板岩性均为泥质砂岩、砂岩、泥岩构成、煤层倾角4～70、矿井最大生产能力为300万t/a、工作面走向长1800米、工作面长165米

一、生产现状

本煤矿现掘进接续新采区右四片开切眼。开切眼采用一次大断面7.5m×5.5m拱形锚网梁索联合支护形式，已施工20m，质量优良，由于某煤矿采用同等断面进行安装过程中出现大面积冒顶事故，严重影响了安全生产，为慎重起见，公司对开切眼大断面的安全性及实效性与中国矿大进行分析和论证。

二、新采区右四片开切眼大断面施工支护方案及对比分析

1、综放工作面近几年来开切眼安装及施工，均采用了大断面一次性施工，取得了良好的效果及宝贵的经验。

2、我们已经成功的完成了三个开切眼大断面施工，一、是新二采右一片开切眼由原断面3m×3m，一次性扩成6.1m×4.5m大断面，支护状态良好，满足了综放支架的顺利安装。二、是在上一次扩大断面经验的基础上，新采区右二片开切眼施工是一次性大断面6.8m×4.5m，施工顺利完成，采用锚网梁索复合支护，支护状态良好，满足了综放支架的顺利安装。三、是在上两次大断面成功施工的经验基础上，新采区右三片开切眼7.2m×4.5m大断面施工一次成巷顺利完成，此次施工采用锚网梁索复合支护，开切眼施工支护效果良好，并且近三个月对切眼大断面顶板离层及顶帮下沉量和移近量的观察，巷道变形量较小，最大顶板下沉量在0.4m左右，最大顶帮移近量在0.2m左右。三个月后支架安装没有受到任何影响，取得了良好的效果。

三、掘进工艺

采区首采面回采工作面切眼是在顺槽没有施工到位的情况下，通过措施巷先施工的，切眼采用EBZ160 悬臂式纵轴掘进机掘进，刮板输送机运煤。从西一轨道巷开口施工措施巷，措施巷施工至首采面进风顺槽位置后开始掘进切眼。切眼分两次掘进成巷，先以小断面（宽4.10m、高2.17m）掘进，然后扩帮至设计断面（宽7.12m、高2.17m）。小断面掘进时，边掘边进行巷道顶板支护;待小断面巷道掘进至首采面回风顺槽位置后，机组退到首采面进风顺槽，然后进行二次巷的扩帮掘进，二次巷一次扩到712m宽，直至切眼完工。扩帮时，边掘进边进行新揭露顶板的支护，同时进行架11 # 工字钢梁和单体液压支柱的支护工作。

四、支护形式

根据某科技大学对煤矿巷道深部位移监测可知，煤巷顶板松动圈范围在1.12～1.16m，巷道顶板下沉量最大为7.193mm，顶板下沉在3～5 天趋于稳定。据此，根据围岩松动圈和组合拱支护理论，确定七采区首采面切眼采用锚、网+ 锚索+钢棚+ 单体柱联合支护方式。

1、 小断面巷道支护

（1）锚杆

锚杆杆体用直径18mm、长1800mm的（图2601 工作面切眼支护平面示意图）圆钢加工，杆尾螺纹为M17，长度100mm，杆体材质为普通A3 钢，锚杆用2 卷K2335型树脂锚固剂卷加长锚固，锚固长度为700mm，锚杆间排距为700 ×700（mm），呈菱形布置，靠巷道左帮锚杆与水平呈75°角。托板采用球形高强度预应力托板，材质为σ10 钢板，规格150 ×150 ×10（mm）。螺母采用特制防松螺母，锚杆额定载荷50kN，破坏拉力100kN。钢筋网采用直径4mm钢筋平焊而成，网片规格为2000 ×1500（mm）。

（2）锚索

锚索为直径15124mm、长6300mm的单根钢铰线，锚深6000mm，錨杆用6 卷K2335 型树脂锚固剂卷加长锚固，锚索间排距为1400 ×2100（mm），锚索与锚杆交错布置，每三排锚杆布置一排锚索，靠巷道右帮锚索与水平呈80°角。锚索配套16# 槽钢托梁，托梁长度为3200mm，一梁三根锚索。

（3）钢梁和单体支柱

钢梁选用11# 矿用工字钢，长度4000mm，与巷道中心垂直布置，间距1400mm。支柱选用DW28 - 250/ 100 型单体支柱。

2、 大断面巷道支护

先将小断面巷道从右帮扩至712m，后进行新揭露顶板支护。

（1）锚杆

锚杆杆体用直径18mm、长1800mm的圆钢加工，杆尾螺纹为M17，长度100mm，杆体材质为普通A3 钢，锚杆用2 卷K2335型树脂锚固剂卷加长锚固，锚固长度为700mm，锚杆间排距为700 ×700（mm），呈菱形布置，靠巷道左帮锚杆与水平呈75°角。托板采用球形高强度预应力托板，材质为σ10 钢板，规格150 ×150 ×10（mm）。螺母采用特制防松螺母，锚杆额定载荷50kN，破坏拉力100kN。钢筋网采用直径4mm钢筋平焊而成，网片规格为2000 ×1500（mm）。

（2）锚索

锚索为直径15124mm、长6300mm的单根钢铰线，锚深6000mm，锚杆用3 卷K2335型树脂锚固剂卷加长锚固，锚索间排距为1400 ×2100（mm），锚索与锚杆交错布置，每三排锚杆布置一排锚索，靠巷道右帮锚索与水平呈80°角。锚索配套16 # 槽钢托梁，托梁长度为3200mm，一梁三根锚索。

（3）钢梁和单体支柱

钢梁选用11 # 矿用工字钢，长度4000mm，与巷道中心垂直布置，间距1400mm，钢梁与锚索梁交错布置。支柱选用DW28 - 250/ 100 型单体支柱。二次巷钢梁与一次钢梁交错布置，一梁两柱，单体柱呈一条直线。

五、体会与认识

本矿井施工切眼大断面投入二个月生产实践，经过对顶帮下沉量和移近量的观测，发现顶板下沉了0.3—0.5㎝、巷道净宽缩小了0.2㎝，说明巷道支护、井巷断面设计取得了圆满成功。