煤层过巷掘进施工工艺研究

摘要:为了提高近距离煤层巷道掘进效率，保证巷道施工安全，决定在5#层2022巷近距离过830回风巷期间，采取分层爆破施工工艺，并提出了架设“π”型钢棚、注浆、铺设走向工字钢梁、浇筑等联合支护措施，取得了较好效果。

关键词:近距离煤层;巷道;掘进;工艺

1概述

店坪煤矿2022巷位于井田二采区东翼，主要担负202工作面回采期间运输任务。施工巷道东部、南部为实煤区，西部为采区大巷，分别为830回风巷、830轨道巷、830皮带巷，巷道标高为+633m，与采区轨道巷、皮带巷位于同一标高，回风巷标高为+631m。2022巷设计长度1530m，巷道断面规格为宽×高=4.2×3.5m，施工巷道从830皮带巷开口施工，沿5#煤层掘进，煤层平均厚度为3.5m，采用综合机械化掘进施工工艺，开口掘进30m后与830轨道巷贯通，然后以7°仰角上山掘进，当掘进30m后揭露5#煤层顶底板时以近水平沿煤层掘进。由于2022巷上山掘进与平巷掘进拐点位于830回风巷顶板上方，且两巷层间距为2.1m，地测资料显示，5#煤层直接底主要以炭质泥岩为主，平均厚度为4.2m，岩体稳定性差，2022巷在回风巷上方掘进时属近距离软岩煤层掘进，若不采取合理有效的掘进、支护工艺及安全措施，很容易发生冒顶事故。

2掘进施工工艺

为了防止过巷期间采用机械化掘进一次性成巷施工工艺时发生回风巷顶板垮落，决定采用分层爆破法进行过巷掘进。（1）2022巷上山掘进到设计位置后，及时调整巷道倾角，确保巷道沿5#煤层顶底板平行掘进，巷道松动爆破施工时将巷道断面分两层，上分层采用光面爆破施工工艺，下分层采用松动爆破施工工艺。（2）上分层巷道断面规格为宽×高=4.2×2.0m，断面内共布置4个掏槽眼、6个辅助眼、12个周边眼。掏槽眼深度为1.2m，辅助眼及周边眼深度为1.0m。每个炮眼填装一支矿用乳化炸药，装药量为300g，采用1#、3#、5#毫秒延期电雷管，延期时间为130ms，每个炮孔必须采用水泡泥进行封孔，封孔长度不得低于0.5m。（3）上断面光面爆破后及时清理巷道煤矸石，并补打顶板永久支护，过巷时采用P-60B型耙岩机进行出煤。（4）上分层巷道掘进、支护到位后，对下分层进行松动爆破起底，起底深度为1.5m。过巷段共计施工5排松动爆破眼，炮眼深度为0.8m，每排布置4个，松动爆破孔间距为1.5m，排距为1.0m。每个炮孔内填装一支乳化炸药，并对炮孔进行封孔，每次允许爆破炮眼数量不得超过5个。（5）松动爆破起底后及时清理巷道内煤矸石，然后人工采用洋镐、风镐修理巷道规格，直至符合巷道设计断面。过巷期间严禁空顶作业，每茬掘进进度不得大于1.0m。

3过巷期间综合安全措施

为了保证过巷期间830回风巷顶板安全，在830回风巷架设密集工字钢棚，在2022巷底板铺设密集“π”型工字钢梁并浇筑，对煤层较薄处进行注浆加固。3.1注浆加固。（1）为了提高2022巷过巷期间与830回风巷之间岩层稳定性，决定对该处岩层施工注浆进行加固，注浆材料采用马丽散与催化剂混合液，加固岩层长度为4.5m，宽度为4.2m，厚度为2.1m。（2）加固岩体处施工三排注浆孔，每排布置2个，钻孔间距×排距=2.0×2.0m，钻孔深度为2.0m。为了保证注浆效果，钻孔由回风巷向2022巷方向施工。（3）注浆钻孔施工完后，采用高压注浆泵依次向钻孔内注射马丽散浆液，注浆压力不得低于1.5MPa。3.2铺设工字钢梁并浇筑。（1）铺设加长工字钢梁前对2022巷过巷段底板进行起底施工，起底规格为长×宽×深=6.0×4.2×0.3m，起底后及时清理煤矸石并确保起底面平整。（2）2022巷起底后，在起底面密集铺设一排工字钢梁，钢梁长度为6.0m，每根钢梁两端焊制两个直接为30mm圆孔，孔间距为2.0m。钢梁沿巷道走向方向铺设，钢梁间距为0.2m，共计铺设钢梁14根，钢梁两端采用两根长度为4.2m锚索进行串拉，确保钢梁连接成整体。（3）钢梁铺设后对起底处采用混凝土进行浇筑，浇筑深度为0.3m，浇筑后确保浇筑面与2022巷设计底板面齐平。3.3架设密集“π”型工字钢棚。（1）为了进一步提高过巷段830回风巷顶板稳定性，待2022巷底板钢梁铺设后，在830回风巷内架设一排密集工字钢棚。（2）“π”型钢棚主要由“π”型顶梁、棚腿组成，顶梁长度为4.5m，棚腿长度为3.5m，棚腿及顶梁由U29型钢梁制成。（3）钢棚架设间距为0.5m，从过巷前1.0m处开始架棚，直至过巷后1.0m停止架棚，830回风巷内共计架设11架钢棚。（4）为了保证钢棚架设稳定性，钢棚架设时采用两组锚杆分别将棚腿与巷帮固定，钢棚架设后在相邻两架钢棚之间采用三组拉杆进行连接，同时在钢棚与巷帮及顶间隙处填塞水泥背板，确保钢棚支护效果，如图1所示。

4结语

方山店坪煤矿在2022巷过830回风巷时采用分层爆破施工工艺，并对两巷间煤层较薄处采取注浆、铺设工字钢梁并浇筑以及架设密集“π型”工字钢棚等联合措施。实际应用效果表明，采取合理有效的过巷施工工艺及支护措施后，实现了近距离煤层安全快速过巷掘进。通过后期对830回风巷过巷段顶板观察发现，顶板未出现下沉、破碎现象，提高了巷道过巷掘进效率及施工安全，为同类型巷道掘进提供了实践依据。

【参考书目】

［1］白志飞.近距离煤层下部煤巷掘进支护技术优化研究[J].煤炭技术，2018（06）：64-66.

［2］姚旭.近距离煤层巷道过巷掘进施工工艺应用实践[J].江西煤炭科技，2018（01）：59-61.

［3］高雄.复杂条件下近距离煤层过巷掘进施工工艺[J].煤，2017（08）：87-88+109.

［4］马海涛.U型钢棚支护效果优化[J].现代矿业，2016（03）：193-194.

［5］杨仁树.深部大巷破碎围岩注浆支护技术[J].煤矿安全，2015（07）：105-108.

作者:杨涛 单位:霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿