对大断面开切眼掘支施工工艺的研究
摘 要：本文以望云煤矿3206综放工作面开切眼的地质条件为背景，介绍了本开切眼的设计及掘、支施工工艺。通过优化掘进施工工艺，合理安排锚、网、索的支护工序，保证了巷道的掘、支顺利进行，确保了安全生产，为大断面开切眼施工积累了宝贵的经验。
关键词：大断面开切眼 掘进工艺 支护设计
一、工程概况
3206综放工作面开切眼位于302区北翼，井下标高+640m～+655m。煤层厚度4.63m，无烟煤，煤层倾向N66°E，倾角2～16°，硬度f= 1.5～2，较稳定。顶板为砂岩及泥岩；底板为泥岩及粉砂质泥岩。该煤层瓦斯涌出量为低瓦斯，煤尘无爆炸性，无自燃发火倾向性。工作面顺槽巷道总体沿煤层走向布置，切眼沿煤层倾向布置。运输顺槽、回风顺槽及切眼均按测绘人员所标定的开口位置及中线沿3#煤层底板掘进，3206集中回风巷沿煤层顶板掘进，掘进总长度3415m。
二、开切眼支护形式的设计
1.顶板支护。根据开切眼的地质概况及类似地质条件下开切眼的支护经验，决定顶板支护采用锚索+锚杆+钢筋托梁+金属网联合支护的方式。
锚杆布置：锚杆间距900mm，排距850mm，每排7根，切眼两侧巷帮顶锚杆距帮400mm，安设角度向外与垂直方向成20°角，其余与顶板垂直布置 ，采用钢筋托梁和托板固定。锚杆为φ20×2400mm，杆尾螺纹M22；托板为钟型加球垫，规格为120×120×8mm；钢筋托梁为φ14的钢筋焊接，规格60×3100mm，两端安设锚杆位置各焊两根加强纵筋。锚杆固定采用树脂加长锚固，锚固剂型号Z2360，两支中速，锚固长度1200mm。
锚索布置：锚索规格φ15.24×8500mm，采用梅花形布置。布置方式為三、二式，一排三根（配合250×250×16mm的钢托板和长250mm的14#槽钢梁），一排二根交错布置，间距1800mm，排距850mm，每隔一排打一排锚索，达到排距要求后应及时进行打注，严禁滞后。锚固方式为端头锚固，锚固剂型号K2335/Z2360，一支快速，两支中速，锚固长度为1500 mm。
顶部金属网：采用12#铁丝编制而成的3300mm×1000mm的菱形金属网，网孔规格50×50 mm。
2.巷帮支护。锚杆布置：锚杆间距800mm，排距850mm，每排3根，巷帮两侧最上端锚杆距帮400mm，安设角度向上与水平方向成20°角，其余与巷帮垂直布置 ，采用钢筋托梁和托板固定。工作面侧锚杆为φ16×1800mm玻璃钢锚杆，杆尾螺纹M16；老空侧锚杆为φ18×1800mm普通圆钢，杆尾螺纹M18；托板为钟型加球垫，规格为120×120×8mm；钢筋托梁为φ14的钢筋焊接，规格60×2000mm，两端安设锚杆位置各焊两根加强纵筋。锚杆固定采用树脂加长锚固，锚固剂型号Z2360，锚固长度600mm。巷帮金属网：采用12#铁丝编制而成的2500mm×1000mm的菱形金属网，网孔规格50×50 mm。
3.切眼临时支护形式。
3.1临时支护。临时支护采用四根3.5m，直径2.0寸的钢管做为前探梁，通过螺帽和特制的钢圈悬吊于最前两排顶锚杆上，对顶板进行支护，用刹杆、木茬共同将顶板背实、绞紧做临时支护。
3.2临时支护工艺流程。退机组→截割头落地闭锁→敲帮问顶→将钢筋托梁及金属网置于前探梁上→向前伸前探梁达到排距要求→采用刹杆、木茬将顶绞紧。
3.3临时支护工艺、工序及要求。（1）掘进机割煤后，使截割头落地，闭锁截割部电机，断开掘进机上的电源开关和启动器隔离开关。操作人员站在永久支护下，用不小于2.5m长的长柄工具处理干净顶、帮的活矸（煤），并 “敲帮问顶”。确保无问题后，迅速向前伸前探梁达到排距要求后，人员站在永久支护下，将金属网片及钢筋托梁置于前探梁上并前移，然后采用刹杆、木茬将顶绞紧。（2）上前探梁时，不少于5人，一人观察顶板并协调指挥，俩人顶起网和钢筋托梁，俩人穿前探梁。（3）铺联网要求：顶网长边垂直巷道中线铺设，帮网顺巷铺设。相邻网必须搭接，每隔200 mm用12#双股镀锌铁丝连接一道，拧紧不少于3圈。（4）加强顶板管理，发现顶板压力较大，发出爆顶声响，有顶板离层倾向时，必须立即停止作业，撤出工作面所有人员；经处理确认顶板稳定后，由外向里加强支护后方可继续施工。（5）当顶板严重不平、巷道开口无法使用前探梁或其他原因未使用前探梁时，必须使用轻型单体液压支柱进行临时支护；煤头煤帮松软时，根据现场情况使用轻型单体液压支柱加强支护。
三、掘进施工工艺的选择
1.机掘施工方式。
1.1采用EBJ—120型及EBZ-50TY型掘进机割煤掘进，DSJ800/2×40型带式输送机或SGW-40T型可弯曲刮板输送机运输。
1.2工艺流程。交接班→安全质量检查和准备工作→检查电器设备、试运转→截煤→临时支护→架棚（锚网）永久支护→延伸刮板输送机或皮带。
1.3掘进机截割工艺。掘进机落、装煤，严格按截割曲线轨迹图作业，掘进机采用横向往复式截割，截割时将截割头调至巷道中，由巷道下中部开口进刀，左右摇摆先割出槽窝，然后由下向上进行截割。截割头的垂直方向各中心线距两帮均为0.4m，待大致轮廓割出后，最后修整成形。
2.施工方法。
2.1工作面运输顺槽、回风顺槽按本规程掘进工艺流程一次完成。
2.2切眼施工方法及顺序：（1）切眼开口部位30m巷道采用炮掘方式掘进，剩余部分采用机掘方式掘进，一次性掘出全断面，循环进尺均为1.0m。具体施工时，将工作面刮板输送机沿巷道中线铺设，按规定循环进尺，先左后右的原则进行交替掘进、支护，同时随掘进以切眼巷道中心线为轴线增设双排单体液压支柱加强支护，柱距1.0m，排距2.0m，柱帽规格为140×140×500mm的小方木。支护方式采用“锚索+锚杆+钢筋托梁+金属网”联合支护。（2）最后对各交岔点增设锚索补强。
四、安全措施
1.工程质量的验收。队组要建立健全切实可行的验收制度， 当班工作结束后，跟班长对工程质量验收时，首先要看中线是否合乎规定，然后检查巷道的净宽，在棚梁下和腰线部位（或轨面），根据巷道中线测量巷道净宽，全合格者为该架棚合格，否则必须返工。
2.加强通风管理。局部通风机和掘进面的电气设备必须安装风电、瓦斯电闭锁。局部通风机安装和使用必须有专人负责挂牌管理，局扇支设高度大于0.3m，严禁随意停开风机、断开风筒。局部通风机和启动装置必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不得小于10m，严禁发生循环风。
3.加强顶板管理。开工前，必须严格执行安全检查制度和“敲帮问顶”制度。工作面截煤时，必须加强靠近工作面10m范围内支架的支护强度。掘进工作面严禁空顶作业，架棚支护最大控顶距1.2m，最小控顶距0.2m；锚网支护，紧靠工作面永久支护与迎头的距离不大于0.6m，割煤后不大于1.5m。
五、结语
大断面切眼一次成巷掘进工艺的创新与应用，简化了施工工序，节省了支护材料费用和用工，减少了工人的体力劳动强度，同时提高了效率及安全系数，是一种安全、高效、快速、科学的施工方法。为该矿进一步提高机械化程度，加快大断面切眼掘进速度，减少成本投入，确保了安全生产，给同等条件下大断面切眼的施工积累了宝贵的经验。
作者简介：焦俊峰（1983—）男。本科。山西省晋城市。助理工程师。现就职于山西兰花科技创业股份有限公司望云煤矿分公司生产科。主要从事生产技术管理工作。