输送机大巷延伸掘进一次成巷支护技术研究

摘 要：为了满足生产需要及工作面的接续，形成完善的运输系统，需对一水平北翼带式输送机大巷进行延伸，巷道使用综掘进机进行掘进，一次截割成巷。对巷道进行支护设计，采用锚网索联合支护，并进行水沟、地坪浇筑。

关键词：延伸;一次成巷;支护

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.056

1 工程背景

东侧为一水平辅助运输大巷延伸段;南侧为已掘进带式输送机大巷;西侧为一水平回风大巷延伸段;北侧为未开拓区域。煤层厚度最大11.6m，最小9.8m，平均10.5m;煤层倾角最大3°，最小0°，平均0.3°。一水平北翼带式输送机大巷延伸巷道为煤巷，采用矩形断面，长度为515m，巷道掘进宽度4.4m，掘进高度3.75m，掘进面积16.5m2。

2 支护设计

（1）巷道开挖围岩破坏深度。巷道宽度为4.4m，直接顶板为煤层及其底板泥岩，取普氏系数（即岩石硬度系数）为4。由于顶板泥岩普氏系数取值为4，计算得到顶板围岩破坏深度为0.55m。

（2）錨杆支护参数计算。考虑本硐室埋深较浅，且顶板为泥岩及煤层，所以能确保顶板稳定方能保证硐室的支护安全性，本次设计巷道帮部与顶板采用相同的支护参数，以确保安全。

①锚杆长度L：锚杆长度L=1.5m，设计取2.1m。

②锚杆锚固力与锚固长度。锚杆选用直径Ф20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆BHRB335，σ=335MPa。锚杆锚固力计算：

式中：F—为巷道顶板单根锚杆破断力，kN;σ—为锚杆的屈服强度，335MPa;r—为锚杆直径，20mm。由上述计算结果可知：单根锚杆破断力为：105kN，设计取顶板锚杆锚固力大于105 kN，即P>F。锚杆理论锚固长度计算：

式中：σ—为锚杆的屈服强度，335MPa ;D—为锚杆孔径，28mm;

τ—为树脂药卷与孔壁粘结强度，取值为1～5MPa，煤层取小值，岩层取大值。由以上计算可以得到锚杆理论锚固长度为l1≥1228mm。

③锚杆支护间排距。锚杆的锚固力应不小于被悬吊不稳定岩层的重量，即：

式中：K1—为安全系数，一般取1.5～2.5;K2—为动压影响系数，取2;a1、a2—为锚杆间排距;γ—为不稳定岩层平均重力密度，取25kN/m3。假定锚杆支护的间排距相同，则间排距为1110mm，取1.1m，考虑到永久巷道，选择锚杆间排距为0.8m。

（3）控顶距。顶板进行支护后，迎头最小控顶距为300mm;如遇断层等特殊构造使顶板变松软破碎时，及时缩小循环进尺，缩小锚杆间排距对顶板及时进行支护。

（4）支护参数确定。一水平北翼带式输送机大巷采用Φ20mm×

2100mm的Ⅱ级左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间排距800×800mm;锚索采用Φ15.24mm×7500mm钢绞线，间距2m，排距2.4m。

3 临时支护形式

临时支护的形式、材料、规格和要求：顶板条件比较好时采用带有初撑力的安全点柱作为临时支护，安全点柱为6根，安全点柱初撑力不小于10kN，使用3寸、2寸钢管加工制成，高度4000mm，至少要4用2备;安全点柱帽8块，规格：长×宽×厚=1000mm×200mm×80mm。安全点柱要打实打牢，严禁空顶作业。

掘进机每截割一循环后，将掘进机退出，截割头落地，断电并闭锁，并盖上截割头防护罩;锚顶前，按设计在未支护顶板下方布置安全点柱，严禁空顶作业。

安全点柱沿巷道中线等距离布置，间排距2000mm×2500mm，靠近迎头一排距离迎头不超过900mm，且必须加木楔带帽使用，底板松软时必须穿鞋，严禁打在浮煤、浮矸上。

4 地坪、水沟浇筑

根据设计要求，一水平北翼带式输送机大巷需浇筑地坪，浇筑厚度均为150mm;一水平北翼带式输送机大巷、联络巷均需浇筑水沟，一水平北翼带式输送机大巷毛水沟规格为500mm×400mm，净尺寸为300mm×250mm;混凝土浇筑强度为C20。

（1）地坪浇筑施工方法：①巷道底板整平→巷道底板喷水→卸入混凝土→混凝土铺平→第一次混凝土振捣器振捣→测量腰线→第二次采用自制平板混凝土振捣器、振捣、拉平→测量腰线→整改、再次拉平→砼养护。②砼配合比为：水泥：砂子：石子=1：1.35：2.42。③搅拌站必须严格按计量配比。④混凝土地坪允许偏差：标高-30～+50mm，表面平整度≤10mm。⑤所铺砼必须密实，表面保持平整、光滑、翻浆。⑥地坪浇筑完成后，巷道高度到达要求。⑦砼养护时间不少于7天。⑧浮煤清理到硬底。

（2）水沟浇筑：要先支设模板，根据中、腰线确定立模板的位置，模板支在实底上，垂直于底板，模板与沟壁部分采用立木、木撑杆固定并且立木间要支设牢靠的斜撑，连接处模板内侧与沟壁之间，分上、中、下用木撑杆撑紧，木撑杆均匀布置，浇注前，模板及沟壁用清水润湿并涂刷机油，再进行浇注，浇一层捣固一层，依次浇注至设计高度。

5 巷道掘进技术规范要求

（1）成巷。宽度：中线至任一帮距离    允许偏差：0～+100mm。

高度：腰线至顶、底板距离  允许偏差：0～+100mm。坡度：一水平北翼带式输送机大巷沿0°15′26″下山掘进，联络巷沿4°39′19″上山掘进，巷道坡度偏差不得超过±1‰。

（2）支护。锚杆：间、排距允许偏差为±100mm;拉拔力≥80kN（23MPa）;锚杆孔的方向与巷道轮廓线的角度或与里层面、节理面、裂隙面的夹角应不小于75°，肩窝锚杆距肩窝距离不大于300mm;锚杆的扭矩二次紧固应在 260 N·m≤扭矩≤300N·m范围内;孔深允许偏差应为0～50mm;丝扣外露在10～50mm之间。锚网：铺设时网片间搭接一个网格，并用14#铁丝双股每隔一个网格绑扎一扣（交叉捆扎）;在围岩稳定，无侧压、片帮时，外段巷道两侧帮锚杆，可滞后进行，即：帮锚网支护在掘进机后方宽敞处进行，帮部锚杆支护滞后工作面最大距离30m，工作面围岩不稳定时，掘进机切割前，帮锚杆滞后工作面最多不超10m。

（3）其他。水沟：位置允许偏差±50mm;上沿标高允许偏差±20mm;深度允许偏差±30mm;宽度允许偏差±30mm。

参考文献：

[1]韦中成，邢凡雪.锚杆支护技术在煤巷掘进中的应用[J].山东煤炭科技，2014（09）.

[2]熊苡，崔义，徐进.三软煤层大断面综采开切眼一次成巷支护技术研究[J].煤炭工程，2013（01）.

作者简介：刘乐（1990-），男，江苏邳州人，本科，调度主任，助理工程师，研究方向：煤矿采掘技术。