大断面巷道快速掘进及联合支护技术研究

杨 柳

（晋能控股煤业集团燕子山矿， 山西 大同 037003）

引言

目前，我国很多井下煤矿都存在着大断面巷道进行掘进和支撑保护困难的情况。掘进困难有以下两点：第一点是怎样提升掘进速度，从而提高巷道的掘进效率；第二点是采用什么样的方法使大截面支撑保护更加牢固，使围岩的安全稳定性得到提高。以晋能控股煤业集团某矿的东二采区的皮带巷上仓为例，该掘进面在47.38 m2左右。在本文中，主要研究的是该皮带上仓的支护与掘进，并优化了巷道掘进的工艺，制定综合支护方案，使巷道掘进更加安全与快速，使围岩更加稳定，使生产的安全性得到保证。

1 晋能控股煤业集团某矿工程概况

晋能控股煤业集团某矿的东二采区皮带巷上仓是其主要的工程区域。在该区域所设计的长度一共是86 m，开口施工的地方是该区域的1 号处的轨皮联巷，在开口完成之后，要先对上仓的大断面进行施工，并对2 号煤层进行布置，并且是在水平方向顺着0°进行，继而在进到3 号煤层并且所沿着的角度是-5°，然后在顺着3 号煤层进行掘进。直墙半圆拱形就是该上仓的主要形状，表1 为详细的参数。在该上仓中，掘进施工工艺采用综合机械化，在出煤与掘进时，所选择的带式输送机、刮板输送机、掘进机的型号分 别 是 DSP-1063/1000、SGB-620/40T、EBZ-260；在支护时，会使用气动手持式钻机、气腿式风动凿岩机、锚杆钻机，其对应的型号是ZQS-s0/1.85、YT-28、MQT-130/3.2，在喷浆时会使用转子式混凝土喷射机，其型号是PS5I[1-2]。

表1 东二采区皮带巷上仓规格参数

2 巷道快速掘进工艺

使用到上仓大断面的施工法就是正台阶工作面，在施工时，分成2 层，综掘机施工的顺序是先上分层，在结束上分层之后，在下分层。并且上分层与下分成的高度分别是4.12 m、2 m，在对上分层施工的过程中，导酮施工法被用于该施工中，并且是两侧的，而且两侧的高度分别是5 m 与4.24 m，以巷道本身的轮廓来对顶部进行施工，施工之后的形状是拱形的，并且是半圆的；在结束施工上分层之后，在把综掘机往后退，在对帮部进行铲底，此时就结束了施工。EBZ-260型掘进机被用于煤（矸），并由其本身的刮板输送机来进行装运，在对煤（矸）进行运输时，一定要和带式输送机配合着使用。

该上仓的带式输送机会在其向前推进的右侧进行布置，把轨道铺设到其左侧。以巷道的中心线为中心，两侧分别是轨道与输送机的中心线，与二者的距离相应是800 mm、850 mm。人行道是轨道一侧的另一用途。在未开口时，其施工依据的是中腰线。由于使用EBZ-260 掘进机在该上仓施工，并且EBZ-260 掘进机存在于变配电酮室中，所以需要把掘进机进行移动，并且是移动到该上仓的需要施工的开口段，下面就是需要做的工作：把SGB-620/40T 刮板输送机拆除，并且SGB-620/40T 刮板输送机存在于其变配电酮室中，而且还要把其码放整齐，一共是50 m；对综掘机进行移动，一直移至其上仓需要施工的开口位置，还要对综掘机进行调头，一共是50 m[3]。

3 巷道锚网喷联合支护方案设计

在工作面附近的裸露在顶锚杆之外的螺纹中安装上吊环，并且吊环会从前探梁中穿过，这就是临时支护。“喷、索、网、锚”的联合支护方案被用于该上仓中。

3.1 联合支护方案设计

锚索与锚杆的排距均为900 mm。在支护第一排时，要锚索与锚杆相互配合着使用，数量分别是11 根与12 根，把锚索打设到巷内，并且锚索的数量是1根，在两边按顺序打设的是锚杆与锚索，并且二者是挨着的，而且锚索与锚索、锚杆与锚杆之间的间距均是1 600 mm。在支护第二排时，锚索与锚杆也是相互配合着使用的，对应的数量分别是9 根与14 根，只要用锚杆取代第一排的最后面的锚索就可以了。这2 排按顺序进行循环。全部支护与巷道的轮廓线所成的角度都是90°，由于帮部与底帮的锚杆的打设不能与巷道的轮廓线成90°，倾斜打设也是可以的，可是和巷帮所成的角度要在75°以上。100 mm 是喷浆的厚度，把混凝土标记成C20。图1 为巷道锚网联合支护方案设计示意图。

图1 巷道锚网联合支护方案设计示意图（单位：mm）

3.2 支护材料和规格

左旋无纵筋螺纹钢被用于帮、顶锚杆，并且左旋无纵筋螺纹钢的型号是Φ22-M24-2400、是高强度的，减摩垫片、调心球垫、蝶形托盘及树脂锚固剂是1根锚杆是匹配的，并且蝶形托盘是与锚杆相匹配的、规格是300 mm×300 mm×14 mm、是拱型的、高强度的，并且树脂锚固剂是2 卷，这2 卷自下到上是MSZ2355、MSK2355。低松弛预应力钢绞线和与之相配套的锁具被用于锚索中，并且二者都是高强度的，并且低松弛预应力钢绞线的型号是SKP21.8-1×19/6500、股数1×19，调心球垫、树脂锚固剂及蝶形托盘与1 根锚索是相匹配的，并且蝶形托盘的规格是300 mm×300 mm×14 mm、是拱型的、高强度的，并且树脂锚固剂是3 卷，这3 卷自下到上是MSZ2355、MSK2355、MSK2355。而且钢筋网的大小是 2 000 mm×1 000 mm，其中网格的尺寸是100 mm×100 mm，对钢筋进行加工就形成了钢筋网，钢筋的规格是Φ6 mm，相邻网搭接的长是100 mm，在各个网格中都有联网丝，并且是1 道，这样就会布置成三花型[4-5]。

3.3 施工的有关要求

在拧紧锚杆时，所使用的工具一定是力矩扳手或风炮，能够使其紧固力达到标准，因此顶与帮锚杆所具有的紧固力与锚固力要在300 N·m、190 kN 以上，针对一些锚杆没有被打设合格的，要在距离原眼位有300 mm 的地方进行再次打设；锚索的锚固力与预紧力要在513 kN、300 kN 以上。在支护巷道的底部时，和底板的距离要保持在400 mm 以下，否则需再次对锚杆进行补打与再次铺网。把综掘机本身的长度和桥式转载机本身的长度与辅助运输的有关影响进行考虑，对巷道的初喷与复喷之后滞后的工作面长度进行了规定，其长度分别在50 m、300 m 以下[6-7]。若有破碎发生在顶板或地质发生改变时，工作面后面一定要喷浆。在喷浆时，表面一定要是密实与平整、没有钢筋网与墙基漏在外面，自1 m 的区域中凸凹要在50 mm以下。由于要对硂强度进行保证，一定要定期养护，并且养护所使用的措施是喷层，养护的时间是3 d，1 d所喷水的次数要在1 次以上。

4 结语

在掘进东二采区的皮带巷上仓时，要对掘进工艺进行优化，加强管理，这样不仅加快了巷道掘进速度，确保了矿井采掘能够很好的衔接。当锚网喷联合支护被用于巷道之后，就要观测巷道围岩的改变状况，从观测结果中得知：在巷道掘进之后，有积累期出现在围岩中，并且积累的是其变形量、速度比较快，所用的时间为40 d 左右，在40 d 之后，其变形量就会进到一个比较稳定的时期，从此之后，围岩的变形量大致上就会比较稳定。在观测围岩期间中得知，顶板的最大离层值是44 mm，两帮与顶底板的移近量的最大值分别是178 mm、145 mm，这样就能很好地控制围岩的变形。与此同时，在使用巷道过程中，顶板支护是有效与可靠的，没有形成巷道失去稳定的状况，使巷道支护与快速掘进的目的得以实现，确保了生产的安全性，提高了经济效益。