“三软”煤层回采巷道掘进技术的实践

李二鹏

（山西天地王坡煤业有限公司，山西 晋城 048000）

“三软”煤层力学性质较为明显，其在受力后表现为强度低、变形量大，顶板破碎下沉，底板底鼓现象加剧，会快速诱发围岩体应力的重新分布。在巷道掘进过程中，“三软煤层”作业难度大，对施工工艺和支护技术有着严格的要求。王坡煤矿3#煤层埋深480～670 m，煤层的平均厚度为5.76 m；节理十分发育，顶底板岩层普氏硬度小，不利于开掘后的支护作业。由于3#煤层属于典型的“三软”煤层，在掘进运输顺槽过程中需采取必要的措施和针对性的工艺［1-3］。

1 3203运输顺槽掘进施工工艺

1.1 掘进巷道概况

3203运输顺槽为回采巷道，其顶底板情况见表1。3203运输顺槽设计长度为2089 m。其终点北侧距3209HS采空区约35 m。据现有地质资料分析，该巷大约掘进至约1425 m和1726 m处会揭露挤压带，掘进过程中需加强顶帮与防治水的安全管理，其他隐伏构造还需在掘进过程中进一步探明。

3203运输顺槽掘进工作面位置见图1。

表1 3#煤层顶底板情况

图1 3203运输顺槽掘进工作面位置

1.2 巷道布置及支护设计

（1）巷道布置

①3203运输顺槽从3205运顺绕道北帮开口，根据地测部标定开口位置，以＋5°坡、方位角22°24′10″掘进约28 m，至煤层顶板后继续沿煤层顶板掘进。掘进推进至开切眼200 m的位置时，逐步调整为沿煤层底板掘进。

（1）支护设计

3203运输顺槽断面规格：宽×高为5000 mm×3400 mm，掘进断面为17 m2。

①顶板支护

采用BHRB500材质强力锚杆，规格为Φ22 mm×2400 mm。排距1000 mm，每排6根锚杆；锚杆间距900 mm，距帮250 mm。树脂加长预应力锚固，采用2支树脂锚固剂，1支规格为MSCKb2335，另1支规格为MSZ2360。采用W 钢护板护表，规格为W235，300 mm×460 mm×6 mm。托板规格：150 mm×150 mm×10 mm的高强度拱形托板。锚杆预紧扭矩为400 N·m≤设计扭矩≤550 N·m，若锚杆扭矩小于400 N·m，重新预紧至设计扭矩；若锚杆扭矩大于550 N·m时，在距原锚杆300 mm处重新补打一根同规格锚杆。网片为网格50 mm×50 mm的10#铁丝编织，规格5.4 m×1.2 m，每隔100 m施工一排塑料网，隔断前后金属连接，施工塑料网时，排距变更为800 mm。

锚索形式和规格：SKP22-1/1860-6300钢绞线，直径22 mm，长度6300 mm。沿巷道轴线布置，每排4根，距两帮各700 mm，间距1200 mm。排距1000 mm。端 部 预 应 力 锚 固。采 用1 支MSCKb2335 和2 支MSZ2360树脂锚固剂锚固。钻头直径30 mm），锚固长度为1970 mm。用300 mm×300 mm×14 mm高强度可调心托板及配套锁具。锚索预紧时张拉力达到300 kN。

②两帮支护

采用BHRB500材质强力锚杆，规格为Φ22 mm×2400 mm。锚杆排距1000 mm，每帮每排4根锚杆，锚杆间距900 mm，距顶、底分别为300 mm、400 mm，垂直巷帮打设。树脂加长的锚固方式，采用两支树脂锚固剂，一支规格为MSCKb2335，另一支规格为MSZ2360。钻头直径30 mm，锚固长度为1208 mm。

采用W钢护板护表，规格为W235，300 mm×460 mm×6 mm。用150 mm×150 mm×10 mm的高强度拱形托板。锚杆预紧扭矩为400 N·m≤设计扭矩≤550 N·m，若锚杆扭矩小于400 N·m，重新预紧至设计扭矩；若锚杆扭矩大于550 N·m时，在距原锚杆300 mm处重新补打一根同规格锚杆。采用金属网护表，网片为网格50 N·m×50 N·m的10#铁丝编织，规格3.3 m×1.2 m，每隔100 m施工一排塑料网，隔断前后金属连接，施工塑料网时，排距变更为800 mm。

锚索形式和规格：SKP22-1/1860-4300，直径22 mm，长度4300 mm。沿巷道帮部打设锚索，锚索间距1200 mm，距顶500 mm，距底500 mm。排距1000 mm。采用一支MSCKb2335和两支MSZ2360树脂药卷锚固。钻头直径30 mm，锚固长度1970 mm。采用300 mm×300 mm×14 mm高强度可调心托板。锚索预紧时张拉应力达到200 kN。

图2 3203运输顺槽断面布置

2 3203运输顺槽掘进施工

3203运输顺槽采用EBJ-120TP型综掘机截割并自行装煤（矸）的施工方法。

（1）掘进作业

3203运输顺槽采用综合机械化全断面一次掘进工艺［4］，在掘进过程中采用掘支单行、一次成巷的作业方式。每次掘进破煤（岩）的深度为1 m。对已完成掘进部分采用永久树脂锚固锚杆锚索支护，空顶距的范围为0.4～1.4 m。在掘进作业面，选择型号为JZB-600的激光指向仪来进行中线控制。

（2）生产工艺流程

3203运输顺槽在掘进作业时，其主要生产工艺流程包括掘进队交接班后，瓦检员进行瓦斯浓度检测，随后安全员进行安全作业检查。在此之后，掘进队进行掘进破煤（岩）作业并同步将掘进出来的煤（岩）运送出去，然后进行去除危岩影响作业，支护人员进行临时支护和永久支护作业，并将浮煤（岩）清理掉，最后由技术人员按设计要求进行检查验收。

（3）检修工艺流程

在掘进作业完成时，由检修班进行检修作业，检修队负责检修掘进机身各部件，同时检修刮板输送机和带式输送机的完整性，将掘进作业所需的材料放置后，掘进队开始正常掘进作业。

（4）掘进机截割工艺

3203运输顺槽掘进机采用横轴式连续摆动截割。在截割作业时，从顺槽顶部一侧开始进刀，进刀的深度平均为700 mm，然后在顺槽内沿水平方向进行截割作业，其周围留设均厚350 mm的煤层，按照作业图纸所示进行截割直至形成巷道边界，在完成一个循环作业后，对边界进行精修以实现设计的目标，最终形成顺槽。

图3 3312运输顺槽正规循环作业(综掘双排/综掘单排)

3 结语

3203运输顺槽在掘进过程中，通过采取科学的矿压监测和巷道支护手段，以及合理的施工管理措施，实现了机械化全断面一次掘进作业，掘进的巷道断面齐整，底板平整，达到了设计施工要求，成功地破解了“三软”掘进难题，创造了安全效益，节约了企业的生产成本，为类似矿井的“三软”回采巷道掘进提供了参考。