1303,综采面开切眼大断面一次成巷施工实践与探索

任培晖 王 雁 孟令声

（山东能源集团鲁西矿业公司李楼煤矿，山东 菏泽 274715）

李楼煤矿以科技促安全发展。优化采掘工艺，推动煤炭生产向“三减三提”转变，为安全生产打下良好基础。随着回采工作面推进速度的加快，矿井采掘接续紧张的情况在各矿时有发生。从煤炭开采的视角来看，如何加快工作面切眼大断面一次成巷快速掘进技术成为其中的施工关键。

1303 工作面位于矿井一采区南翼，北部为一采区胶带下山、一采区回风下山、一采区轨道下山，西部距1301 工作面采空区230 m，南至一采区边界，东部为1303 工作面排水硐室。在该工作面切眼施工中成功完成了综掘机扩刷切眼大断面（宽度7.0 m）。

1303 工作面切眼设计长度为243.67 m（中-中），巷道施工坡度为4°～16°，煤层厚度6.70～7.31 m，平均煤厚为7.03 m，煤层埋深在1035～933 m 之间。巷道施工层位为沿3 煤底板施工。

2.1 巷道一次施工巷道断面及支护参数

1303 切眼首先施工断面采用B×H=5000 mm×4300 mm 的直墙三心拱断面（ 矢高700 mm），支护形式为锚网喷、锚梁、锚索支护。支护参数为：顶板采用锚索、加强型W 钢带进行支护，钢带垂直施工方向布置，钢带及锚索均采用两种规格进行支护，两根规格钢带间隔800 mm 布置一条。

顶板采用SKP22-1/1860L7300 mm 锚索配L4300 mm 加强型W 钢带进行支护，锚索间排距1300 mm×1600 mm；
SKP22-1/1860L5300mm 锚索配L5000 mm 加强型W 钢带进行支护，锚索间排距850 mm×1600 mm。

巷道帮部采用锚杆配W 钢带、锚索配W 钢带进行支护，W 钢带垂直巷道底板布置。

靠采煤面帮部施打Ф22 mm×2500 mm 螺纹钢左旋高强锚杆，锚杆间排距650 mm×1000 mm（顺巷），对侧扩刷帮用3 支锚杆支护（排距1000 mm，间距：腮部至煤1 底板范围均分）。靠采煤面帮部采用1.8 m 长木板梁支护，木板梁间距1 m，与左旋高强锚杆支护错开3 m 同时施工。护帮梁上端距腮部0.3 m，施打两支Ф22 mm×2500 mm 螺纹钢左旋高强锚杆固定，固定点位置分别位于护帮梁两端头向里400 mm 处。近面帮挂Ф5.8 mm 菱形编织网，网规格为2600 mm×1800 mm，其他部位挂设Ф6 mm 钢筋网，网片规格2400 mm×1200 mm，网格为100 mm×100 mm。网片采用压茬搭接，搭接长度100 mm，每间隔300 mm 用双股12#铁丝绑扎牢固。喷浆、混凝土喷射砼强度等级C20，顶板喷浆厚度80 mm，两帮喷体厚度为100 mm。喷浆分两次进行，初喷时，以覆盖挂设的金属网为准，初喷厚度为50 mm，复喷达到设计厚度100 mm。所掘巷道围岩稳定，初喷可滞后迎头10 m 进行喷浆封闭；
所掘巷道矿压显现现象明显时，初喷紧跟迎头，复喷距迎头不超过60 m。迎头当班所掘巷道必须当班初喷好，否则下一班必须先喷浆后掘进。初喷时，回弹料不回收。锚梁间距1300 mm，锚梁采用三组Φ22 mm×2500 mm 螺纹钢左旋高强锚杆锚固。复喷后顶板施打SKP22-1/1860L5300 mm 锚索加强支护，靠近采空区帮部向外500 mm 按照与水平60°夹角向前帮顶板方向施工一支，再向外每隔1500 mm 间距垂直轮廓线施打，共4 支锚索。

2.2 巷道扩刷断面

巷道扩刷时，采用扩刷上行右帮的方式进行施工，得到尺寸为B×H ＝7000 mm×4350 mm 的直墙弧顶断面。支护形式为锚网喷、锚梁、锚索支护。

扩切眼施工期间，巷道右帮高度1.7 m，顶板与左帮采用锚网喷支护，巷道顶板螺纹钢左旋高强锚杆间排距同上，帮部为900 mm×1000 mm。

3.1 切眼下四岔口施工

切眼下四岔口施工期间，首次采用了以切眼作为主巷、运输巷作为辅巷的施工方法进行施工。运输巷施工至距离切眼设计位置西帮时，按照切眼断面弧形顶的尺寸将巷道顶板挑起，施工时先使用综掘机对弧形顶尺寸进行切割，局部综掘机切割不到位的地方，使用风镐配合手镐进行扩刷。

弧形顶施工至切眼东帮位置后，停止迎头掘进，对四岔口对应位置施打左旋高强锚杆完毕后，在每个锚梁空内补打4 根锚索进行加固。

3.2 切眼大断面一次性施工及切眼正常断面施工方法

下端头四岔口施工完毕后，如图1 所示，综掘机拐弯开至1303 切眼开口位置，将运输巷机尾缩至1303 切眼开口位置以外10～12 m，综掘机利用最大拐弯半径和切割半径切割掘进。1303 切眼施工6 m 后，将综掘机整体开至1303 切眼内，在切眼中间位置安设一部40T 溜子（溜子安设在综掘机两条履带中间位置），溜尾安设在紧靠迎头位置，并将溜尾使用底锚固定，利用自制的溜煤槽将切割出的矸石装卸到40T 溜子上。1303 切眼施工27 m 后，将溜子移出综掘机两条履带中间位置，铺设在综掘机侧面，撤除自制溜煤槽，恢复桥式装载机，使桥式转载机可以沿40T 溜子溜槽前后移动，直至1303切眼施工60 m 后，安装正规皮带，恢复正常掘进至贯通。

3.3 1303 切眼扩刷施工方法

1303 切眼施工到位后，综掘机整体后退至切眼向上60 m 处，综掘机配皮带自下而上进行切眼大断面二次扩刷巷道右帮，直至材料巷贯通位置。再将综掘机在材料巷内调头，撤除皮带输送机，在靠近切眼上行左帮处安装刮板输送机，利用综掘机配刮板输送机自上而下对切眼剩余的60 m 巷道进行二次扩刷。扩刷至切眼下端头后，综掘机后退至切眼向上60 m 处，将刮板输送机调至切眼上行右帮，对溜子道下方的矸石进行切割。

综掘机切割方式为自下而上、由中间向两边采用瘦断面切割。切割腮帮时，切割轮廓线与巷道轮廓线相距200 mm 左右，然后用手镐将预留煤岩刷除。如果围岩破碎、节理发育、易于片落时，切割轮廓线与巷道轮廓线相距200～600 mm，便于控制巷道成型。切割时每刀切割深度为0.5 m。

锚梁支护段巷道锚梁在初喷后施打。首先搭设施工平台，确认无安全隐患后，开始施打锚梁。施打锚梁时，先施打中间一组固定左旋高强锚杆，然后上梁。

3.4 掘进施工顺序

综掘机切割循环作业顺序：测定巷道尺寸→画切割轮廓弧线→切割→敲帮问顶→挂设前探梁（在前探梁上预托网）→施工顶腮锚网孔→安装顶腮（顶板以下2.5 m 范围）锚杆索、挂网→安装上部钢带→撤除前探梁→依此类推切割不超过四次→清底出矸→机组后退→施工两帮下部锚杆索、挂网→安装下部钢带。

1303 切眼施工完毕后，考虑到当时帮部条件较好，且切眼服务时间较短，本着既满足巷道支护又能节约材料的原则，将1303 切眼扩刷帮的支护左旋高强锚杆间排距优化为900 mm×1000 mm（顺向1000 mm）。

1303 切眼二次扩刷期间，将扩刷侧的锚索间距由1.5 m 调整为1.2 m。

切眼大断面施工及二次扩刷均采用“三掘三喷”的方式进行组织施工。切眼开口期间采用综掘机配人工出矸施工，每班施工进尺1 m；
切眼开口施工6 m 后，采用综掘机配溜子进行施工，每班施工进尺2 m；
切眼开口施工60 m 后，采用综掘机配皮带施工，每班施工进尺3 m；
二次扩刷施工期间，每班扩刷进尺为6～7 m。

每班在册职工18 人，按照85%出勤计算，每班出勤15 人。门子口数车工1 人，沿线提升运输2人，喷浆3 人，皮带司机2 人，迎头施工人员7 人。

（1）长锚梁（旋长4 m）和锚索（长度5 m）的配合使用对顶板的加固效果极为明显。

（2）扩刷期间，综掘机进刀的方式很关键。切割时，应将综掘机切割头探过扩刷断面的迎脸，然后自左向右、自上而下缓慢摆动综掘机切割臂进行切割。虽然切割速度较慢，但不容易产生大块矸石。决不能使用切割头顶住扩刷迎脸自下而上进行切割，虽然这种方式切割速度较快，但极易产生大块矸石，影响安全。

（3）巷道扩刷一帮的左旋高强锚杆不宜过长，如左旋高强锚杆长度过长，一是投入的材料成本较高，二是一定程度上影响施工进度。最重要的是，如左旋高强锚杆长度较长，将与左旋高强锚杆自身长度的岩层锚固在一起，综掘机进行二次扩刷时特别容易产生大块矸石。

（4）巷道非扩刷一帮支护强度要适当加强。受切眼断面的尺寸限制，切眼断面直墙段较高（高度为3.65 m），二次扩刷后巷道压力重新分布。顶板采用锚梁、锚索联合支护，可以保证其强度，扩刷侧的帮部也进行二次扩刷和锚网喷支护，只有非扩刷的帮部还是原来的支护，这势必会增大非扩刷帮部的承压力度，再加上非扩刷帮的直墙高度较高，承力效果较差，势必会导致非扩刷帮的帮部破坏。现场的观测数据也充分显示了非扩刷帮的内挤量要明显大于顶板和扩刷帮的内挤量。

（5）巷道施工切眼正常断面期间，巷道高度不宜过高，尤其是自下顺向上顺施工期间，巷道高度不宜超过3.8 m，避免迎脸片落伤人。另一方面，巷道开挖后顶板和两帮都进行了锚网喷支护，只有底板没有支护，巷道压力势必以底鼓的方式显现，如一次施工断面较高，巷道底鼓后势必会带来额外的工作量。建议一次施工巷道高度控制在3.8 m 左右，二次扩刷时一并对巷道底板进行切割、支护。

（6）切眼二次扩刷临近大小断面交接处时，大小断面交接处成为应力集中点，必须要重点加强顶板的支护。在1303 切眼扩刷剩余10 m 时，将全断面左旋高强锚杆优化为Ф18 mm L2250 螺纹钢左旋高强锚杆，并在大小断面交接处施打两个木垛进行加固。

1303 综采面切眼大断面扩刷施工期间，累计设点9 个，平均20 m 一个。巷道变形观测结果见表1。

表1 1303 综采面开切眼巷道变形观测表

1303 综采面开切眼施工方法比传统方法缩短了工期8 d，缓解了矿井接续，节约了大量支护材料，减少了用工，也能保证施工质量和安全系数。