大断面溜煤眼施工工艺研究应用

孔旭光

（晋能控股煤业集团正明煤业有限公司，山西 晋中 032600）

1 概述

正明煤矿3217 工作面井下位于三采区右翼，东面为3215 工作面（已掘），南面为总回风大巷（西段）及总轨道大巷（西段），北面为井田边界煤柱。3217 运输巷设计长度为1920 m，担负3217 工作面运输任务，设计服务年限1.5 a。由于南面布置了总回风大巷、总轨道巷，而三采区皮带巷布置标高为+769.480 m，3217 运输巷沿2#煤层底板掘进（半煤岩巷道），掘进标高+782.697 m，为了保证3217工作面煤矸正常运输，缩短工作面运输路线，需在3217 运输巷机头安装位置施工一个溜煤眼，溜煤眼施工到位后与三采区皮带巷贯通。

3217 运输巷与三采区皮带巷间距为9.8 m，层间岩体由上向下依次为：1）砂质泥岩，厚1.7 m，灰色，砂质结构，含细砂，含植物化石，质硬，节理较发育；2）1#煤，厚0.4 m；3）砂质泥岩及砂质页岩，厚1.9 m，灰色，砂质结构，含砂，厚层状，质硬，节理较发育；4）2#煤，厚2 m；5）中粒砂岩，厚0.9 m，白灰色，砂质结构，含中粒砂层，层间偶见质硬，节理较发育，层理水平；6）砂质页岩及页岩，厚2.0 m，灰色，砂质结构，含砂，厚层状，质硬，节理较发育；7）4+5#煤，厚2.15 m；8）页岩，厚3 m，灰色，厚层状，质硬，节理较发育。

2 溜煤眼施工工艺及支护[1-5]

2.1 溜煤眼施工规格

3217 运输巷溜煤眼断面设计为立式圆筒形，掘进直径3.0 m，净直径2.8 m，深度为9.8 m。溜煤眼施工主要分为两部分，一部分为上部圆柱筒仓，下部分为锥体筒仓。圆柱筒仓施工深度为7.8 m，锥体筒仓施工深度为2.0 m，其中锥体筒仓下口直径为0.8 m，如图1。

图1 3217 运输巷溜煤眼布置剖面示意图（mm）

2.2 溜煤眼施工工艺

为了保证溜煤眼施工效率，保证溜煤眼施工期间煤矸能够快速运输，决定采用反井钻机施工溜煤眼煤矸运输通道，然后采用松动爆破法依次扩刷断面。

1）首先将ZYF0.9/90 型液压反井钻机安装在3217 运输巷指定位置，并将液压系统及配件连接到位。钻机先采用直径为182 mm、钻杆配套直径为0.19 m 合金钢钻头进行导向钻孔施工，每节钻杆长度为1.5 m，导向钻孔中心线与溜煤眼中心线重合。

2）导向钻孔施工到与三采区皮带巷顶板贯通，贯通前在溜煤眼与三采区皮带巷之间搭设工作盘，工作盘采用木柱搭设而成，工作盘长度为5.0 m，宽度为4.5 m（巷宽）。工作面中部预留一个长度及宽度为1.0 m 漏煤口，形成漏煤系统。

3）工作盘搭设完成后，将导向钻头拆下安装扩孔螺旋钻头，钻头直径为0.9 m。反井钻进过程中每钻进1.0 m 及时调整钻机角度，保证沿煤仓中心线钻进，直至与3217 运输巷贯通，拆除反井钻机。

4）反井钻机施工完后，从溜眼上口开始布置环形松动爆破钻孔，共计布置三排环形爆破孔，共计36 个钻孔，孔深为1.0 m。其中，第一排、第二排钻孔垂直底板布置，第三排钻孔向筒壁方向以85°斜角布置，如图2。

图2 溜煤眼圆柱筒仓段爆破钻孔布置示意图（mm）

5）钻孔施工完后，对每个钻孔内填装一支毫秒延期电雷管和一支矿用乳化炸药，单孔装药量为0.3 kg，采用正向装药方式，用水炮泥进行封堵，封堵长度不得低于0.5 m。

6）爆破后保证施工断面直径为3.0 m，欠挖部分继续爆破扩刷，直至设计断面。爆破后煤矸从中部钻孔下方至工作盘，然后人工将煤矸清理至三采区皮带运出。

7）溜煤眼圆柱筒仓施工到位后停止爆破施工，从三采区皮带巷顶板向上部布置反掘松动斜孔施工锥体筒仓。钻孔深度为1.0 m，钻孔布置倾角为80°，施工到位后与圆柱筒仓贯通。

编号 钻孔深度/m单孔装药量/kg装药方式联线方式爆破方式1～36 1.0 0.3 正向装药串联连接松动爆破

3 溜煤眼支护

3.1 溜煤眼锁口支护

1）对溜煤眼上口采用工字钢梁进行锁口支护。首先对溜煤眼上口进行起底，起底深度0.5 m，以溜煤眼边线向东西两侧各延伸1.0 m，向南北两侧各延伸0.5 m，如图3。

图3 溜煤眼锁口及筒壁支护示意图（mm）

2）上口起底完成后，对起底处安装梯形工字钢棚，钢棚横梁2 根长度为5.0 m，纵梁长度为4.0 m，纵梁共计4 根；每根横梁上布置5 个锚杆支护孔，纵梁上布置3 个锚杆支护孔，钢棚采用锚杆固定在底板上。

3）梯形工字钢棚安装后，对起底区进行混凝土浇筑，浇筑到位后与3217 运输巷底板齐平。

3.2 溜煤眼筒壁支护

1）溜煤眼筒壁支护与爆破施工同步进行，当溜煤眼施工深度达1.0 m 时开始对溜煤眼筒壁进行锚杆（索）、钢筋网支护，锚杆与锚索采用交错布置，锚杆与锚索布置排距为1.0 m。

2）锚杆长度为2.0 m、直径为22 mm，锚索长度为3.5 m、直径为17.8 mm。锚杆（索）布置间距为0.5 m，采用环形布置方式，每排布置8 根锚杆（索）。锚杆（索）外露端用长度为0.45 m、宽度为0.25 m“W”型钢带预紧。

3）溜煤眼圆柱筒仓共计施工3 排锚杆、3 排锚索，锥体筒仓共计施工2 排锚杆，筒壁铺设的钢筋网采用6 mm 圆钢编制而成，每片网长度为1.2 m，宽度为1.0 m。

3.3 溜煤眼筒壁支模浇筑

为了提高溜煤眼筒壁围岩稳定性，筒壁支护后需对筒壁支模板进行混凝土浇筑，具体施工方案如下：

1）采用特制的模板、钢筋网、锚杆联合进行支模。支模浇筑从下往上依次施工，先对锥体筒仓进行支设模板，在锥体筒仓四周施工2 排固定锚杆，每排6 根，锚杆长度为0.8 m，锚杆锚固后外露长度为0.1 m。

2）固定锚杆安装在其端头，依次安装钢筋网、模板并采用铅丝捆绑，在锚杆外露端安装一块钢方垫，对锥体筒仓下端采用钢板进行封堵。锥体筒仓模板支设后与筒壁之间形成宽度为0.1 m 的浇筑封闭空间。

3）模板支设完成后，3217 运输巷搅拌的混凝土通过直径0.1 m 的柔性胶管对浇筑封闭空间进行浇筑。

4）锥体筒仓浇筑3 h 后，开始对圆柱筒仓支模板并进行浇筑施工。圆柱筒仓内每层模板支设高度为1.0 m，每层模板采用3 排锚杆及钢筋网固定，每排6 根锚杆，模板固定方式与锥体筒仓模板固定方式相同。模板支设完后进行混凝土浇筑，以此类推直至浇筑到位后与溜煤眼上口接触严实。

4 结语

1）3217 运输巷溜煤眼采取钻机反井法提前施工了煤矸运输通道，保证了后期掘进煤矸运输效率，避免了传统吊桶装岩运输效率及安全系数低等难题，加快了溜煤眼施工进度，3217 运输巷溜煤眼平均掘进进度为4.0 m/d。

2）对溜煤眼筒壁采取联合支护技术后，有效控制了筒壁围岩，在施工过程中未出现筒壁岩体垮落现象，保证了后期溜煤眼安装施工安全。