探究井下掘进施工支护工艺分析

探究井下掘进施工支护工艺分析

张卡陈海龙

陕西陕煤铜川矿业有限责任公司下石节煤矿陕西省铜川市727101

摘要：随着我国的经济在快速的发展，井下巷道支护质量的高低是整个矿井生产作业活动能否正常、持续、高质开展的必要前提，特别是对于掘进巷道而言，掘进施工对巷道造成的影响要求巷道支护方式与工艺必须充分贴合矿井地质实际，从而保障掘进作业面的施工安全，这也是整个矿井实现长久可持续发展所必须的关键前提。

关键词：矿井；掘进施工；支护设计；临时支护

引言

高质且安全的掘进施工不仅能够有效缓解井下日益突出的采掘交替问题，同时也是保障矿井生产安全的必要前提。以此为出发点，针对井下掘进施工支护工艺开展探究，结合具体工程实际从巷道断面设计、巷道永久支护设计和巷道临时支护设计三个方面进行具体分析，希望能够为其他矿井掘进施工的更好开展提供参考。

1工程概述

某煤矿3205作业面主采煤层为2#煤，煤层整体结构稳定，煤质以半亮煤和暗煤为主，层次清晰，为典型的中硬度煤层，煤层厚度介于2.35m～2.45m。作业面材料运输巷处于背斜构造的北翼，整体南高北低，采用下山掘进工艺，巷道设计总长1076m。巷道直接顶为1.4m厚泥岩，老顶为3.2m厚粉砂岩，直接底为0.2m厚砂质泥岩，老底为2.5m厚细粒砂岩。

2巷道断面设计

鉴于3205材料运输巷道布设是沿着煤层顶板掘进布设，因此选取两帮平行的梯形作为巷道断面形状。同时3205材料运输巷掘进方向左帮安装SSJ-1040型皮带，皮带宽1.2m，皮带离帮的安全间隙为0.6m，右边人行侧铺设轨道，轨间距为0.7m，轨道与皮带机头的安全间隙为0.8m，人行道宽度1.1m。基于上述分析，可确定材料运输巷掘进宽度为设备宽度（1.2m）+人行道宽度（1.1m）+皮带与帮和皮带与轨道安全间隙（1.4m）+轨道宽度与轨道间距（0.7m）=4.4m。因此，所以巷道毛宽4.4m、净宽4.2m。此外，由于工作面供风选用直径为0.6m的阻燃风筒，且风筒距顶板0.4m，与皮带架的安全间隙为0.5m，皮带架高度为0.8m，巷道高度为2.3m，由于煤层顶底板倾斜，掘进时为保证巷道底板平整，左帮为煤层厚度，右帮拉底后与左帮保持水平，顶板沿煤层顶板掘进，高度保证轨面到巷道中心顶板距离不少于2.6m，巷道中心高度不低于2.8m。

3巷道永久支护设计

3.1支护形式分析

3205材料运输巷2#煤层顶板为泥岩、页砂、砂岩，属于易冒落顶板，局部顶板破碎，有断层带，为了将锚杆加固的“组合梁”悬吊于老顶坚硬岩层中，需采用锚索做加强支护。根据一、三采区掘进巷道的矿压观察数据及支护经验，初步确定3205材料运输巷掘进工作面巷道为两帮平行梯形断面，采用锚杆+网+钢带+锚索联合支护。

3.2支护参数设计

3.2.1巷道顶板锚杆选取

根据一、三采区矿压观察结合该矿实际情况，2#煤层直接顶岩层厚度不稳定。当2#煤层直接顶岩层厚度及1#煤厚度在2.0m以下或2.6m以上时，3205材料运输巷顶锚杆选取型号为Φ20mm×2400mm的螺纹钢锚杆，顶板每排支护6根锚杆，间排距为850mm×800mm，呈“矩形”布置，保证锚杆支护在坚硬岩石上，每根锚杆配用1节CK2355（上）和K2355（下）型锚固剂。当2#煤层直接顶岩层厚度及1#煤厚度在2.0m以上、2.6m以下时顶锚杆选取型号为Φ20mm×3000mm的螺纹钢锚杆，保证锚杆支护在坚硬岩石上，其他参数不变。

3.2.2巷道侧帮锚杆选取

3205材料运输巷帮锚杆选取型号为Φ20mm×2400mm的螺纹锚杆，距顶300mm以间排距为850mm×800mm开始支护，每根锚杆配用1节CK2355（里）和1节K2355（外）型锚固剂。运输巷左帮、右帮钢带规格为2000mm×80mm。3205材料运输巷顶锚索采用Φ17.8mm×6000mm钢铰线，每根锚索配1节CK2355、2节K2355型树脂药卷。锚索支护配套厚度12mm的铁板作为加强支护，材料运输巷顶锚索布置成“三花型”，间排距为2000mm×800mm；当遇到地质变化带时，顶锚索规格使用Φ21.6mm×6000mm的钢铰线；顶板破碎时顶锚索每排支护3根，间排距为1000mm×800mm，其中锚索托板使用规格参数根据现场顶板压力承载确定，顶板破碎锚杆支护困难时锚杆可用使用Φ17.8mm×3000mm的钢铰线代替。

3.2.3巷道锚索选取

3205材料运输巷帮锚索支护规格为Φ17.8mm×6000mm钢铰线，锚索打在左、右帮距顶板1.2m钢带眼里，以45°～60°支护，左帮锚索排距为3200mm，右帮锚索排距为1600mm药卷数量同上。材料运输巷顶帮锚杆锚固力不小于80kN，扭距不小于200N·m；锚索预紧力不小于120kN，锚固力不小于200kN。

3.3支护工艺

3.3.1锚杆安装工艺

钻眼前，首先敲帮问顶，清除活煤、活石，调整激光指向仪，根据设计要求测量巷道规格，整修后根据顶板定出眼位，并作出标志，然后严格按照定出的眼位钻眼，顶锚杆除角锚杆外都必须垂直顶板，角锚杆与巷道顶板成75°支护，眼深小于锚杆长度50mm。锚杆钻孔用S19中空六方接长式钻杆配Φ28mm双翼钻头钻眼。安装锚杆前，必须详细检查锚杆的钻孔位置、角度、孔深、间排距及巷道规格，确定锚杆及其配件的规格质量是否符合要求，并用压风吹净孔内的积水及岩粉。

3.3.2锚索安装工艺

a)锚索孔采用S19中空六方接长式钻杆配Φ28mm双翼钻头，用锚杆钻机打眼；b)钻眼深度达到规定后，退下钻杆前，先用水清孔；c)插入锚固剂前应先检查其质量（以手感柔软为合格）及型号（顶部1支CK2355型，下部2支K2355型），锚固剂应头尾相接，顶板锚固先CK2355型后K2355型依次送入眼底，不得平行送入眼底，并对锚固剂进行预压缩处理。

4临时支护设计

3205材料运输巷临时支护选用悬吊两根3m长14#槽钢作为前探梁进行临时支护。具体形式如下：a)前探梁的制作。选用两根3m长14#槽钢作临时支护，每根14#槽钢里面套有1根12#槽钢（可伸缩使用），使用前探梁时，每根前探梁用2个吊卡安装在顶板上，并用销子在每个吊卡上卡住前探梁，在2根前探梁上架设棚板使其严密接顶，并随工作面掘进及时超前支护；b)掘进一循环进度后，操作人员站在永久支护下，用长不小于2.5m的长柄工具处理干净顶帮的活矸（煤），并进行敲帮问顶，确保无问题后，人员站在永久锚杆支护下，准备联一片顶网，顶网联好后，在紧靠煤头选2排锚杆上好吊卡，移动前探梁到位，施工人员及时顶起网，前移前探梁，并用前探梁托起1根钢带，前探梁上及时用2.5m的木板梁横架在2根前探梁上维护顶板，按中线调整好钢带位置，板梁与前探梁和顶板之间用木楔背紧。穿前探梁时，必须有专人监护顶板及煤帮。

结语

掘进巷道支护质量直接关系掘进作业面作业效率与作业人员生命安全，矿井管理者必须高度重视，在日常工作中组建专业技术团队，充分结合矿井自身实际状况，设计具有针对性的掘进支护工艺，通过有效支护，确保巷道掘进期间围岩稳定，从而为矿井掘进作业的开展提供必要保障，为矿井生产效益的提升奠定基础。

参考文献:

［1］耿庆帮.煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨分析［J］.山东工业技术，2017(16)：90.

［2］李洪超.深部巷道支护失效分析及控制研究［J］.内蒙古煤炭经济，2017(14)：129.