吳士全 徐衍民 張經(jīng)龍

（汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)寧 272500）

通常情況下，采煤工作面切眼小斷面即導(dǎo)硐施工后，采煤設(shè)備安裝前需進(jìn)行二次擴(kuò)幫，以滿(mǎn)足綜采設(shè)備安裝的空間需求[1]。切眼擴(kuò)幫一般采用鉆爆法或掘進(jìn)機(jī)截割法，擴(kuò)幫速度直接影響設(shè)備的安裝工期和采掘接續(xù)[2]。選擇安全系數(shù)大、掘進(jìn)工效高且掘進(jìn)工期短的施工方案，對(duì)于礦井安全接續(xù)和經(jīng)濟(jì)效益有極大的正相關(guān)影響。本文通過(guò)實(shí)踐總結(jié)，綜掘施工切眼小斷面后，采用掘進(jìn)機(jī)后退式分段對(duì)采煤工作面進(jìn)行斜切擴(kuò)幫作業(yè)，該方案避免重復(fù)支設(shè)單體液壓支柱對(duì)頂板的破壞，避免二次安裝皮帶機(jī)和跑道，減少了工作量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮了掘進(jìn)機(jī)快速靈活掘進(jìn)的特點(diǎn)，比傳統(tǒng)鉆爆法擴(kuò)幫提前8d時(shí)間具備了綜采設(shè)備安裝條件。

1 概況

汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司4308工作面切眼設(shè)計(jì)長(zhǎng)度190m，沿煤層頂、底板施工，施工坡度約為5°，采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法布置工作面，一次采全高方式采煤。煤層頂板為灰白色細(xì)砂巖和灰色粉砂巖、底板為深灰色砂質(zhì)泥巖和淺灰色細(xì)砂巖。

1.1 切眼導(dǎo)硐

切眼小斷面規(guī)格為矩形，已與4308工作面上、下順槽貫通，小斷面掘進(jìn)寬度4000mm，掘進(jìn)高度約為3200mm（沿煤層頂?shù)装迨┕ぃ蜻M(jìn)斷面面積12.8m2。切眼導(dǎo)硐掘進(jìn)期間使用EBZ-160掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行破煤，采用DSJ80/40型皮帶機(jī)運(yùn)煤。

1.2 切眼導(dǎo)硐支護(hù)設(shè)計(jì)

切眼頂部永久支護(hù)選用MSGLD-335/Φ20×2500mm等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，幫部選用MSGLD-335/φ20×2100mm等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為800×800mm，錨固力50kN。頂部采用錨索+槽鋼加強(qiáng)支護(hù)，錨索規(guī)格為Φ15.24×5000mm，槽鋼規(guī)格為14#×3800mm，錨索間排距為1700×3200mm，每排布置三根錨索。

1.3 切眼擴(kuò)幫

擴(kuò)幫斷面為矩形，掘進(jìn)寬度3000mm，掘進(jìn)高度4000mm（頂部沿頂），擴(kuò)幫后切眼跨度為7000mm。切眼擴(kuò)幫支護(hù)方式如下：

錨桿支護(hù)與切眼導(dǎo)硐支護(hù)一致，錨索+槽鋼沿?cái)U(kuò)幫施工方向，在擴(kuò)幫中心線(xiàn)縱向布置，錨索間距為1700mm。

擴(kuò)幫期間，采用單體液壓支柱配合1000mm鉸接頂梁對(duì)切眼頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。單體型號(hào)為DZ45液壓?jiǎn)误w，沿?cái)U(kuò)幫后巷道中線(xiàn)兩側(cè)各1200mm處打設(shè)，單體間距為1000mm，單體上部掛1000mm鉸接頂梁（橫向布置），底部穿鐵鞋，單體迎山有力，迎山角為1°～2°，初撐力不低于90kN。驗(yàn)收員每班對(duì)工作面單體支設(shè)質(zhì)量進(jìn)行檢查，使用單體測(cè)壓表對(duì)單體初撐力進(jìn)行檢測(cè)（支柱不大于10棵時(shí)，每棵進(jìn)行檢測(cè)；支柱大于10棵時(shí)，每班抽檢不小于10棵）。擴(kuò)幫后支護(hù)示意圖如圖1所示。

圖1 擴(kuò)幫后支護(hù)示意圖(單位：mm)

2 切眼擴(kuò)幫施工工藝

傳統(tǒng)擴(kuò)幫方法是待切眼導(dǎo)硐與上下順槽貫通后，拆卸掘進(jìn)機(jī)重新安裝皮帶機(jī)和耙裝機(jī)進(jìn)行鉆爆法擴(kuò)幫[3]，但是該方案工作量大，延長(zhǎng)施工工期。

2.1 掘進(jìn)機(jī)后退式斜切擴(kuò)幫

（1）采用掘進(jìn)機(jī)分段后退，再逐排向前斜切擴(kuò)幫，分段距離不得大于50m，分段長(zhǎng)度以35～45m為宜。

（2）施工工藝：按分段長(zhǎng)度退掘進(jìn)機(jī)、退跑道→打設(shè)左幫（切眼導(dǎo)硐側(cè)）單體→拆除右?guī)停〝U(kuò)幫側(cè)）錨網(wǎng)支護(hù)→掘進(jìn)機(jī)斜切入刀掘進(jìn)擴(kuò)幫→臨時(shí)支護(hù)→永久支護(hù)→牽引跑道→掘進(jìn)。

（3）每段向前掘進(jìn)到位后，退掘進(jìn)機(jī)、退跑道，打設(shè)右?guī)蛦误w，進(jìn)入下一段施工。后退斜切施工示意圖如圖2所示。

圖2 后退斜切施工示意圖

2.2 施工管理

（1）在掘進(jìn)機(jī)后方安裝一臺(tái)JSDB-12穩(wěn)車(chē)，后退跑道時(shí)使用該穩(wěn)車(chē)配合繩徑不小于15.5mm的鋼絲繩牽引掘進(jìn)機(jī)跑道。牽引跑道時(shí)可使用皮帶電鈴作為信號(hào)，皮帶、穩(wěn)車(chē)牽引采用1套信號(hào)裝置時(shí)，“1聲”為停止，“2聲”為皮帶運(yùn)行，“3聲”為穩(wěn)車(chē)緊繩，“4聲”為穩(wěn)車(chē)松繩。

（2）在不影響掘進(jìn)機(jī)斜切進(jìn)刀的情況下，盡量縮短支設(shè)的左幫單體至掘進(jìn)機(jī)的距離，一般不得大于6m。

（3）每分段施工結(jié)束，退機(jī)后，必須及時(shí)支設(shè)右?guī)蛦误w，該側(cè)單體距未擴(kuò)幫實(shí)體煤壁不大于2m。

（3）掘進(jìn)機(jī)截割前拆除右?guī)驮ёo(hù)軋花網(wǎng)，每次不得超過(guò)4排錨桿，每次截割循環(huán)進(jìn)尺不得超過(guò)3排錨桿。

（4）軋花平網(wǎng)整體拆除，使用鐵絲或前探梁固定在已施工巷道頂部，截割完畢后使用該軋花網(wǎng)支護(hù)擴(kuò)幫側(cè)巷道頂板。

（5）掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)，在掘進(jìn)機(jī)前方不小于10m的位置拉設(shè)警戒線(xiàn)，掛設(shè)警戒牌，防止人員進(jìn)入掘進(jìn)機(jī)截割危險(xiǎn)區(qū)域。

（6）斜切進(jìn)刀三角區(qū)，擴(kuò)幫側(cè)未成巷段，距離頂板1～1.5m處在煤壁上打設(shè)錨桿掛網(wǎng)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，防止煤壁片幫。

3 掘進(jìn)機(jī)后退斜切擴(kuò)幫的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 相較傳統(tǒng)鉆爆法施工方案的優(yōu)點(diǎn)

（1）與炮掘擴(kuò)幫相比，有效地減小了放炮對(duì)巷道圍巖及支護(hù)的破壞，適用壓力大、跨度大的切眼擴(kuò)幫。

（2）與地質(zhì)條件、支護(hù)設(shè)計(jì)相似的4302工作面、4306工作面炮掘擴(kuò)幫相比，4308工作面擴(kuò)幫寬度比4302工作面擴(kuò)幫寬度超700mm，炮掘每班平均進(jìn)尺四排即3.6m，采用此工藝每班平均進(jìn)尺6排即5.4m，與炮掘相比減少了打眼放炮的時(shí)間，可以極大提高擴(kuò)幫工效。

（3）可集中對(duì)單體進(jìn)行支護(hù)，避免了每班人員分散進(jìn)行單體支護(hù)，也解決了炮掘崩壞單體的問(wèn)題，提高了安全系數(shù)及工效，減少了班組人員定額。

（4）與炮掘擴(kuò)幫相比，掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)減少了對(duì)煤壁的的震動(dòng)，成型易控制。

（5）切眼導(dǎo)硐施工結(jié)束后，可使用原皮帶機(jī)出煤，而且掘進(jìn)機(jī)可實(shí)現(xiàn)邊截割邊出煤，充分利用了掘進(jìn)機(jī)快速高效的優(yōu)點(diǎn)。

（6）在單體之間安設(shè)木板，有效減少了擴(kuò)幫期間破煤的灑落面積，有利于出煤的快捷，減輕了工作勞動(dòng)強(qiáng)度。

（7）整體拆除原巷道幫部支護(hù)軋花網(wǎng)，對(duì)擴(kuò)幫處頂板支護(hù)，簡(jiǎn)化了臨時(shí)支護(hù)工藝，提高了臨時(shí)支護(hù)安全系數(shù)，節(jié)約了支護(hù)材料。

3.2 存在的問(wèn)題及改進(jìn)方向

（1）掘進(jìn)機(jī)斜切進(jìn)刀時(shí)，掘進(jìn)機(jī)二運(yùn)卸載點(diǎn)與皮帶搭接處出煤不順暢，易撒煤，因此每段長(zhǎng)度不宜過(guò)大，且需在搭接處采取防煤矸灑落措施。

（2）掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入擴(kuò)幫側(cè)時(shí)，因掘進(jìn)機(jī)偏離皮帶中心線(xiàn)角度較大，掘進(jìn)機(jī)在跑道行進(jìn)過(guò)程中容易掉道。因此需加寬跑道邊沿寬度或采用“雙板”跑道限位固定二運(yùn)滾輪。

4 結(jié)論

汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司打破傳統(tǒng)的切眼擴(kuò)幫方式，采用掘進(jìn)機(jī)后退斜切擴(kuò)幫方案，較傳統(tǒng)炮掘施工，掘進(jìn)工效提高兩倍，具有工藝簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工速度快、作業(yè)安全等特點(diǎn)，為今后切眼快速高效擴(kuò)幫提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。