1、工作面松软破碎煤体大断面切眼施工技术 杨胜学 甘肃窑街煤电集团有限公司 摘 要： 为提高大断面切眼掘进速度和支护稳定性, 避免二次扩掘对切眼围岩造成多次扰动, 保证工程及施工安全, 通过优化支护设计和施工工艺, 采用切眼异形断面锚网索一次掘支成巷技术, 减少了施工工序, 提高了掘进速度, 降低了支护材料消耗, 改善了巷道围岩受力状态, 提高了巷道支护稳定性。关键词： 大断面切眼; 异形断面; 一次掘巷; 作者简介：杨胜学 (1966-) , 男, 甘肃通渭人, 工程师, 从事大断面煤巷安全掘进及支护研究。Construction Technology of Large Section Cutt
2、ing Hole for the Coal with Soft and Broken Working FaceYANG Sheng-xue Gansu Yaojie Coal and Electricity Group Co.Ltd.; Abstract： In order to improve the large section cut excavation speed and support stability, avoid the multiple disturbances caused by the secondary expansion on the cut rock, ensure
3、 the safety of engineering and construction, the support design and construction technology is optimized, the cross-section anchor cable once driving roadwaytechnique is used, which reduced the construction process and improved the driving speed, reduced support material consumption, improved the su
4、rrounding rock stress state, improved the stability of roadway.Keyword： large section cutting hole; special-shaped section; once driving roadway; 1 引言大断面切眼支护参数和施工工艺一直是煤矿开采的重要技术, 选择的支护方式、支护参数及施工工艺不一样, 将在很大程度上决定着围岩的扰动程度、支护质量、开掘后的围岩稳定性及施工速度1。科学的支护设计和掘进方法是实现煤矿大断面切眼快速、安全、优质施工的保证。2 工作面工程概况552121 工作面为急倾斜特厚
5、煤层水平分段综采放顶煤开采工作面, 工作面位于 1390 水平, 距地表垂高 538m, 走向 818m, 切眼宽 80m;工作面开采高度14.5m, 其中机采高度 2.8m, 放顶煤高度 11.7m, 采放比 1:4.2。该工作面上部为 552120 工作面采空区, 进、回风分别沿煤层顶、底板设计, 煤层赋存特征及水平分段开采布置关系见图 1。工作面切眼外侧处于 F15 正断层、F604 和 F605 逆断层交汇处, 断层落差30260m。受断层影响, 切眼区域煤体揉皱严重, 滑面发育, 尤其是工作面切眼靠近回风巷侧的煤层结构复杂, 含夹石 24 层, 厚度 0.21m 之间, 区域煤体裂隙
6、发育, 松软破碎。图 1 煤层赋存图 下载原图3 巷道断面设计综采工作面切眼主要是为初期安装综采液压支架、采煤、运煤等设备而开掘的, 在满足设备安装前提下, 其巷道断面规格、形状应尽量有利于巷道的支护和稳定。依据支撑掩护式液压支架的外形特点和设备安装要求, 将切眼形状由以往矩形圆角巷道变更为外帮大圆弧, 内帮小圆角的连接过渡形式, 以充分利用圆形结构的稳定性, 以提高巷道的支护强度。切眼具体规格为:宽 6800mm, 高3000mm, 内帮侧墙高 2500mm, 圆角半径为 500mm, 外帮侧墙高 1000mm, 圆角半径 2000mm, 断面积 21.8m, 如图 2 所示。4 支护方案及
7、参数4.1 支护形式主要采用锚网锚索联合支护, 同时滞后掘进头 13m 后采用单体液压支柱进行补强支护。4.2 支护参数设计锚杆排距为 900mm, 间距 700mm。顶部采用 202400mm (MSGLW500) 型高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆, K2335 和 z2360 树脂锚固剂各 1 支进行锚固;切眼外帮采用 202000 mm (MSGLW500) 型高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆, 内帮煤体完整时, 采用 202000mm 的玻璃钢锚杆, 如果煤层松软、侧旁压力大时, 则采用 202000 mm (MSGLW500) 的高强度螺纹钢锚杆, 帮锚杆采用 1支 z2360 树脂锚固剂锚固
8、。设计螺纹钢锚杆锚固力 210k N, 预紧力矩 400N.m, 玻璃钢锚杆预紧力矩 150N.m。锚索采用 17.87500 mm 的高强度低松弛型的钢绞线制作, 锚索沿切眼中心线在其左右 1.25m 处各布置一根, 间距 2700mm, 排距 2500mm, 采用 1 支 K2335 和两支 Z2360 锚固剂锚杆, 锚索预紧力 210k N, 距窝头距离不得大于 3.5m。锚杆托板采用 12012010mm 的穹形 16Mnsi 锰钢金属托板和 20020060mm 木托板。单体液压支柱采用 DZ3150 型的, 沿切眼中心线在其左右 1.25m 处各布置一根, 间距 2.7m, 排距
9、2.5m, 初撑力 90k N, 距掘进面距离不大于 13m, 锚索和单体液压支柱均匀交错布置, 如图 2、图 3 所示。5 施工方法采用分区分步施工, 循环内全断面一次掘支成巷的施工方法。先将切眼掘进面按宽度从外帮向内帮划分为 4.2m 和 2.6m 两个大、小断面, 断面积分别 11.7和 10.0, 先采用综掘机掘完外帮侧大断面, 停机支护到位;然后二次掘完剩余的小断面并支护, 最终完成一次掘支循环, 以此往复。6 结语(1) 采用分区分步连续掘支一次成巷技术, 比以往先小断面掘进贯通, 然后二次扩掘施工工艺相比较:减少了工序, 提高了掘进效率;节省了一次煤帮支护材料, 降低了支护成本;
10、避免了二次扩掘扰动, 施工安全性更好。(2) 依据工作面设备安装特点和条件, 将对称圆角矩形巷道优化为非对称圆拱圆角巷道, 既满足了设备安装要求, 又缩小了掘进断面, 同时最主要的是利用了圆形巷道的力学特性, 提高了巷道的自撑稳定性和安全性。图 2 切眼支护剖面图图 下载原图图 3 切眼支护平面图 下载原图(3) 采用高强度锚杆锚索支护材料, 并施加高的预应力, 围岩应力由开掘后的两向受压恢复到三向受压状态, 充分发挥了锚杆、锚索主动支护的特点, 支护效果更好。(4) 采用开掘后锚网支护快速安装、快速预紧技术, 防止了巷道围岩的早期裂隙扩展甚至离层现象, 提高了锚网索支护效果。(5) 木托板在增大锚杆预紧力向四周传递扩散的同时, 又有较好的让压作用。参考文献1阚甲广, 张农, 李桂臣等.深井大跨度切眼施工方式研究J.采矿与安全工程学报, 2009, 26 (02) :163-167.
