大倾角超长综采工作面开切眼施工方法

2011年第1期
doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2011.01.003
能源技术与管理
大倾角超长综采工作面开切眼施工方法
岳太刚1，高飞鹏1，马立强2,3
（1.宁夏王洼煤业有限公司，宁夏彭阳756504；2.中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221116；
3.煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221008）
［摘要］由于地质条件变化较大，现场实测煤层倾角达33°~42°，采用光面爆破法小断面自下向上导硐贯通及大断面由上向下刷大成巷法施工，解决了煤、矸石的运输问
题；制定了合理的锚、网、索支护方式，并且根据现场情况进行支护方案调整，使巷
道围岩变形能够满足实际生产要求；在切眼前进方向左侧，每隔3m固定一条φ124
mm的麻绳在切眼帮部的锚杆上用作行人扶手，保障人员行走安全，从而实现了
115011切眼工作面的安全、快速掘进。

［关键词］大倾角；综采；开切眼；安全施工
［中图分类号］TD353［文献标识码］A［文章编号］1672-9943(2011)01-0007-03
1地质概况
宁夏王洼煤业有限公司王洼二矿主斜井设计生产能力150万t/a，其首采工作面115011面设计走向长1562m，开切眼倾斜长度274.5m，切眼宽度7900mm，高度3050mm，沿煤层顶板掘进。

115011综采工作面切眼布置在五号煤层中，五号煤平均厚9m，煤层顶板由厚度2.17m伪顶、5.9m粉砂岩和1.17m粗砾砂岩组成，其中伪顶为灰黑色的碳质泥岩，含有植物茎叶化石，部分炭化，性脆，有挤压现象，具有滑面；直接顶为灰色、浅灰色粉砂岩，碳泥岩。

底板为泥岩和粉砂岩组成，泥岩为浅灰绿色，局部紫红色斑，层状构造，具有滑面，遇水易变软，粉砂岩为灰及深灰色，巨厚层状，粉砂状结构，泥、砂质含量中等，具有滑面，局部见方解石脉，性脆，半坚硬。

五号煤层顶板属不稳定岩体，底板属稳定性较差岩体。

2施工方法
2.1施工方案
采用综掘机由上向下综掘导硐和爆破刷大施工方案。

由于切眼上口揭露煤层倾角为33.9°，不能满足综掘巷道小于18°的施工要求，经研究，改用光面爆破法导硐、刷帮掘进方式［1-2］。

导硐规格为宽5.1m、高3.05m，配合装岩机、刮板输送机、胶带输送机运煤。

2.2施工方法
煤电钻打眼，爆破落煤，采用装岩机、刮板输送机、胶带输送机进行运煤。

现场具体施工过程为：首先在115011回风顺槽1C1-10（NE0°36′）向前116.8m处以NE95°36′方位掘进10m后，在切眼上口安装一部刮板输送机，然后人工出砟到刮板输送机，由刮板输送机运砟到115011回风顺槽胶带输送机。

3支护形式
3.1巷道临时支护方式
爆破落煤断面形成后先敲帮问顶，然后支护工站在永久支护下进行前探梁临时支护。

前探梁由2根长4.5m轻轨制成，每根前探梁需三副卡子，卡子悬挂在锚杆之上。

每根前探梁需不少于三点的有效固定，卡子与顶板支护锚杆之间用链环连接。

3.2巷道永久支护方式
巷道顶部锚杆为φ20mm×2500mm螺纹钢锚杆，帮部为φ20mm×2000mm螺纹钢锚杆。

间距顶部为700mm，帮部为800mm；排距均为800mm；药卷均采用φ23mm×700mm的树脂药卷，顶部为2节药卷，帮部为1节药卷；为使锚杆抗拔力≥50kN，托板采用150mm×150mm×10mm 的A
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钢板。

顶部钢筋网规格为φ6.5mm的钢筋制作，网孔规格为120mm×120mm的矩形网，顶部钢筋
基金项目：国家自然科学基金项目（50904063）；中国矿业
大学青年科技基金（2008A003）
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网尺寸为3500mm×900mm；帮部钢筋网尺寸为3000mm×900mm。

各焊接点必须牢固；钢筋网之间压茬搭接量为100mm，用12#双股铅丝绑扎，每120mm绑扎一扣(即每一网孔一绑扎)。

锚索为φ15.24mm×8000mm的钢铰线，6节药卷，全长锚固，托梁为400mm长的11#工字钢，托板为100mm×100mm×10mm的A
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钢板，2m一组，每组2根，分别布置在巷道中线向老塘侧0.9m处及中线向煤帮侧1.1m处。

抗拔力≥100kN。

钢带由φ16mm的圆钢焊接制成，布置在金属网搭接处，顶部钢带长为3600mm。

4工艺流程
4.1掘进方式
切眼采用煤电钻打眼，爆破落煤的方式掘进，支护锚、网、索永久支护。

工作面运输采用人工拔砟、刮板输送机、胶带输送机运输的方式将工作面生产的煤运出。

4.2掘进工艺流程
掘进工艺流程：交接班及安检准备→校对（延）中线定位→打眼→瓦斯检查、装药→瓦斯检查、爆破→瓦斯检查→临时支护→永久支护→出砟、文明生产
4.3落煤、临时支护、出渣、永久支护工艺
（1）落煤工艺流程。

安全检查、敲帮问顶→校对（延）中线定位→敲帮问顶、打眼→敲帮问顶、瓦斯检查、装药→敲帮问顶、瓦斯检查、爆破→敲帮问顶、瓦斯检查、处理隐患（残爆、拒爆）。

（2）临时支护工艺流程。

爆破后全面敲帮问顶→人员站在永久支护下移前探梁至迎头→用煤电钻打好前探梁安装孔→人工穿前探梁至迎头并将锚杆装入安装孔内，并铺设好金属网→将前探梁上的三个吊环依次吊挂在锚杆上（吊环用链子联接在永久支护的锚杆上）→前探梁与顶板之间用小杆绞顶，绞顶小杆必须贴紧顶板。

（3）装、运砟工艺流程。

临时支护完毕后，人工向刮板输送机攉砟，迎头有支护空间后，迎头作业与后巷出砟平行作业，平行作业安全距离不得小于5m。

（4）永久支护工艺流程。

落煤后及时进行全面敲帮问顶，临时支护好后立即用液压锚杆机打顶部锚杆眼，并安装好锚杆，再进行帮部锚杆永久支护，两帮锚杆呈矩形布置。

按照设计锚杆眼深度、角度，顶部用锚杆钻机打眼，使用φ28mm麻
花钻杆和φ28mm钻头；巷帮用煤电钻打眼，同样使用φ28mm麻花钻杆及φ28mm钻头［3］。

锚杆施工顺序为巷道顶板锚杆由巷道中部向两侧施工，巷道两帮锚杆由巷帮从上向下施工。

5施工方案调整
（1）切眼由上向下导硐掘进至54.7~91.6m 时，连续揭露3个小断层，煤层倾角增加至35.5°，切眼导硐受断层和煤层角度加大影响，掘进运输条件困难，掘进至147m时，煤层倾角为41.7°，施工安全无法保证，为了保证安全和施工工期，经研究，决定从115011工作面运输顺槽由下向上施工贯通，然后扩帮刷大。

施工过程中严格按中线抓顶板标志层进行掘进，顶部煤皮控制在1000mm 左右，根据已揭露煤层易发生片帮冒顶，5号煤层顶板压力大会出现顶板破碎及片帮现象，每班坚持打探眼，视现场情况，调整支护方式［4-5］。

（2）人员进入作业地点作业前首先对巷道的情况进行勘察，发现巷内有大块（超过0.3m3）的活煤、活矸时及时采用长柄工具进行处理，处理时人员要站在安全位置，并做好个人防滑措施。

每次出砟时都要将工作面的大块煤岩打碎，以防在刮板输送机运输时，滑下伤人。

工作面每隔30m安装一部挡矸栏，以防在运输时滑落伤人。

（3）扩帮、支护。

切眼扩帮位于115011切眼导硐南侧（由上向下方向的右手帮），切眼设计为矩形断面，掘进宽度为7900mm，高度为3050mm；净宽为7800mm，净高为3000mm；掘进断面积为24.1m2。

采用锚网、锚索、钢带、一梁二柱、戴帽点柱联合支护。

顶部锚杆长为2500mm，锚杆间排距为750mm×750mm，2节φ23mm×700mm 药卷全长锚固，帮部锚杆长度为2000mm，锚杆间排距为800mm×800mm，1节φ23mm×700mm 药卷半长锚固；托板为10mm厚的A
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钢板，规格为150mm×150mm。

金属网采用φ6.5mm的钢筋焊接，网孔规格为150mm×100mm的矩形网孔，各焊接点必须牢固；搭接量为100mm，与切眼导硐金属网搭接200mm。

顶部钢带规格为φ16mm 的钢筋制作，长宽尺寸为6500mm×100mm。

锚索为φ17.8mm钢绞线，长8000mm，一排四根呈“五花”布置，锚索间排距为2000mm×2000mm，锚索梁为11#工字钢，长2200mm，每根锚索装6节φ23mm×700mm树脂药卷锚固，锚固力不小于100kN。

单体液压支柱为DW38-150/100，沿切
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眼倾斜方向共布置四排单体，从老唐侧到煤壁侧排距依次为1500mm、1850mm、2300mm、1850mm，间距为1000mm。

轨道两侧打设一梁二柱，梁子为2600mm的π型钢梁。

柱冒规格为400mm×250mm×200mm。

（4）下料、行人。

采用JDSB-25绞车下料，切眼上口用单体和双层钢筋网全断面封闭。

底板上1m钢筋联合旧皮带遮挡，设提升道和行人安全通道，提升通道安全门规格为高1600mm、宽1400mm，行人通道安全门规格为高1800mm、宽800mm，处于常闭状态。

轨道提升下料道与行人道分开，轨道提升道两侧用钢筋网封闭，行人在工作面老唐侧，用φ24mm麻绳栓挂在老唐煤壁锚杆上（每10m有一固定点）；底板用麻绳和木板设爬梯，爬梯宽度及间距均为500mm，木板与麻绳用14#铅丝拴绑牢固可靠，每5m设一固定点。

切眼施工剖面示意图如图1所示。

能源技术与管理
6施工组织
采用“四·六制”劳动组织形式。

按照施工计划要求及施工顺序合理安排工作量。

每班工作六个小时。

班组分班组长、爆破员、支护工、皮带溜子司机、机电维修工等工种。

每小班13人，该工作面生产班组共13×3=39人；维修准备班组13人，共计52人。

7结语
（1）地质条件变化，大倾角煤层开切眼施工无经验可借鉴，采取小断面导硐贯通、大断面刷大成巷法施工，提高了施工速度，保证了质量及施工安全。

（2）由于该切眼坡度大，给行人带来了不便，在切眼前进方向左侧，固定一条φ24mm麻绳用作行人扶手，每隔3m固定在切眼帮部锚杆上。

（3）自下向上导硐贯通，由上向下刷大扩帮成巷，解决了提升运输问题，煤（矸）由运输顺槽运走，提高了功效。

（4）通过采取有效措施，取得了良好的施工效果，安全实现了无轻伤及以上事故，进度从2009年12月1日开工，至2010年1月31日完成历时62d，实现了快速施工。

该工程的顺利完成，保证了115011工作面的安装正常接续，为首采工作面的安装、矿井系统的形成奠定了基础，取得了良好的经济效益。

［参考文献］
［1］史静．大倾角煤层开采矿压显现规律与支护［J］．重庆文理学院学报（自然科学版），2010，29(1)：47－49
［2］牛军，鲍杰．大倾角综采工作面的管理［J］．煤炭技术，2009，28(11)：62－49
［3］薛顺勋，宋广太，库明欣．煤巷锚杆支护施工指南［M］．北京：煤炭工业出版社，1999
［4］麻运涛．大倾角综采面设备安装防倒防滑工艺探讨［J］．科技创新导报，2009(31)：86－88
［5］王宪光，宋振石．大倾角综采工作面安装技术实践［J］．品牌与标准化，2009(10)：54－5
［作者简介］
岳太刚（1963-），宁夏固原人，工程师，现任宁夏王洼煤业有限公司土洼二矿总工程师。

［收稿日期：2010-07-23］
图1切眼施工剖面图
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