石門揭煤過煤門段施工技術方案探討與實踐

1.工程概況

河南煤化焦煤集團何莊煤礦副井-208m運輸石門位於副井南北方向，運輸石門長度為185m，支護形式為錨網噴；其中揭煤段40m需要加固支護，斷麵尺寸為（淨）寬×高=5000×4500mm，穿越煤層為二₁煤層中，煤層層厚 5m ，傾角18～25°，煤質鬆軟、呈粉狀，且屬於煤與瓦斯突出煤層。

2.支護設計

2.1支護方案及參數

運輸石門設計斷麵為半圓拱形，荒寬 5300mm ，荒高 4550mm ， 直牆高度 2200mm ，設計掘進斷麵麵積 19.44m² 。一次支護巷道淨寬 5000mm ，淨高 4650mm ，拱高 2300mm ，基礎深度100mm，淨斷麵麵積 17.75m² 。

2.2臨時支護

采用前探梁（見附圖1）作為臨時支護，前探梁由3根規格為Ф60× 4000mm 的鋼管製成，每根前探梁懸掛點不少於兩個吊環，吊環螺母擰入錨杆的長度保證擰滿螺帽。在移動前探梁時，要由外向裏在支護好的錨杆下進行，前探梁間距 8 00mm ，自巷道中心向兩幫布置。前探梁安裝時，將吊環穿在錨杆外端，並擰緊螺母，每根前探梁至少使用2個吊環，由外向內推移；前探梁移至工作麵後，用褙板前後將前探梁褙緊刹牢。爆破後安裝前探梁，打錨杆、永久支護到位後取下，做到工作麵不空頂作業。

圖1

2.3錨網噴支護

（1）錨杆及錨固劑：巷道錨杆規格為Ф 20mm ×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼高強成套錨杆,間排距800× 800mm （± 100mm ），每根錨杆使用Z2350型和ck2350型樹脂錨固劑兩卷，錨固長度不少於 1000mm ，錨杆外露長度為不大於 50mm ，錨杆盤為方形，規格為 120mm × 120mm ，用 10mm 厚的鋼板壓製成弧形；樹脂錨固劑直徑為 23mm ，每支長度為 500mm ，錨杆均使用配套標準螺母緊固，錨固力不小於70kN

（2）鋼筋網：采用Ф 6mm 冷拔鋼絲焊製而成的鋼筋網，網片規格長×寬= 2000mm ×1000mm的方形網格，網格均勻，網片搭接長度不少於 100mm ，搭接處每隔 200mm 用14^#鐵絲雙股綁緊連接，連接點要均勻布置。

（3）噴射混凝土：砼拌料選P.C32.5複合矽酸鹽水泥，砂為純淨的中粒砂，含泥量不大於3%，石子粒徑 5mm ，石子過篩，並用水衝洗幹淨，速凝劑型號為782－3型，噴射砼強度等級C₂₀。

2.4錨索加強支護

2.4.1 支護材料

巷道錨網噴支護後,根據圍岩情況使用錨索加強支護。與錨杆支護平行。錨索規格為Ø15.24× 8300mm ，間排距為1600× 1600mm ，每孔使用1卷CK2350型和3卷Z2350型樹脂錨固劑進行錨固，大小托盤規格分別為300×300× 14mm 、200×200× 14mm ，每根錨索配大小兩個托盤，大托盤在內，小托盤在外。錨索安裝完畢後外露長度不大於 250mm 。

2.4.2 錨索安裝工藝

1.打錨索眼

巷道支護合格後，用MQT-130J型風動錨杆鑽機配合中空六棱接長式鑽杆和Ф 28mm 合金鑽頭濕式打眼。錨索眼深 8m 。

2.錨索安裝工藝

(1).錨索孔深 8m ，並用壓風將眼內殘渣吹淨。

(2).檢查樹脂錨固劑質量是否合格，以手感柔軟並且符合錨固劑使用要求的為合格，不合格的嚴禁使用。

(3).用錨索頂住錨固劑緩緩送入鑽孔，確保錨固劑全部送入孔底。安注藥卷時快速藥卷應在上，慢速藥卷在下輕輕送入鑽孔，注意不要用力過猛及不能反複抽拉錨索，以防捅破樹脂錨固劑影響錨固質量。

(4).錨索下端裝上錨索錘連接在錨索機上，一人扶著鑽機機頭一人操作鑽機，邊推邊攪拌，前半程用慢速旋轉，後半程用快速攪拌，攪拌時間控製在20～30s，確保攪拌均勻。

(5)停止攪拌後，必須繼續保持錨杆機的推力約3min，然後收回錨杆機。

(6)10min後先拆下錨杆錘，裝上托盤、錨具，並將其緊貼到頂板位置。

(7)兩人一起把張拉機具套住錨索並用手托住，然後搖動壓力泵進行張拉，並注意觀察壓力表讀數，達到預計張拉力100KN時，應迅速轉換回程。

(8)在卸下張拉千斤頂時，注意用手接住，避免墜落，完成錨索的安裝。

3.過煤門段施工方案的選擇

　　因運輸石門與二1煤層夾角為155°，經過03manbetx 論證，有以下兩種施工方案：

　　方案一：直接沿巷道方向分台階掘進。其優勢是分兩次掘進，節省工時。劣勢是斷麵跨度大，二1煤段為三軟煤層（頂板、底板和煤層強度均較小）依次位於巷道底板至頂板，特別是頂板難管理易冒頂，冒頂易導致煤與瓦斯突出。

　　方案二：先施工小導硐揭穿煤層，然後分層擴刷。其優勢是斷麵小，不易冒頂、不易誘發煤與瓦斯突出，安全係數高。劣勢是工序多，浪費工時。

　　通過兩種方案的對比，綜合考慮安全因素，方案二安全係數高，爆破作業時多一個自由麵，易於成型管理，決定采用方案二。

4.過煤門段施工實踐

4.1.導硐施工長度、寬度、高度及施工方法

導硐長度計算：　

L=H/Sinα+1.5/tanα=4.5/Sin25+1.5/tan25=13.86（m）

式中:L-導硐長度，從石門底板起坡點算起，m；

H-石門高度，m；ɑ-煤層傾角，25°。

根據經驗選導硐長度為10 -15m 。為確保安全施工，根據三軟煤層特點，在掘進煤層時采用“三小’(小直徑鑽孔、小直徑藥卷短和小直徑鑽杆)鑽爆工藝震動放炮揭煤，鑽杆采用 40mm ,鑽頭 42mm , 35mm 煤礦許用炸藥。見圖2

圖2

4.2導硐參數

導硐為半圓拱寬度 1.6米 ，高 1.8米 。

4.3導硐施工

石門掘進至距煤層1.5m時，按25°角度起坡掘導硐，保持導硐底板距煤層1.5m。最後放炮一次揭開煤層。

4.4煤門段施工

揭開煤層後，煤門煤段分兩層施工。上分層 2.3m ，下分層 2.2m 。手稿挖掘施工。

5.架設36U型鋼永久支護的具體要求及措施

煤門段加固支護時,支架梁整體懸空，如何安裝及固定U型鋼支架非常重要。借鑒焦煤集團其它礦架設U鋼支架經驗，采用上述掘進方法將加固段上分層整體掘進出來，每次隻掘一架頂梁的距離，在錨網噴支護完成後及時架設一架頂梁。要求及措施：

1.巷道超前架設U鋼臨時，支護應平行巷道中心線設置，前探控頂距離不大於梁長的1/2。每根前探梁至少2個專用前探梁卡（吊環），並固定牢靠。前探梁後端固定處外露長度不少於 200mm ，前端距迎頭煤（岩）壁不大於 200mm 。前探梁、卡（吊環）變形、螺帽滑絲或存在其它影響安全使用的情形，必須及時更換。

2.超前架設U鋼臨時支護前，必須在支護完好處進行敲幫問頂，清除頂、幫及迎頭的危岩活石，並對後巷清理，保持退路暢通。進行臨時支護時，必須設專人照看頂板和巷幫，如有危險情況，及時發出警號，撤出人員。

3.剛架U鋼時無法使用臨時前探梁支護時，可采用帶帽點柱（ 3.1米 單體柱）作為臨時支護進行架設，等架完六棚U鋼支架後，再用專用U鋼支架前探梁專用卡及前探梁。

4.前探梁前移到位後，必須用褙木將前探梁刹緊褙牢。

附圖3：U鋼棚支護專用前探梁卡示意圖：

圖3

6.結束語

通過上述方案施工，能夠較好較快地保證施工安全和工程質量，同時在安全前提下最大限度地提高工時利用率，加快施工進度。運輸石門揭煤過煤門段在跨度為4.5m，煤層為“三軟”粉狀突出煤層的條件下，沒有發生冒頂和煤與瓦斯突出02manbetx.com ，產生了良好的安全及經濟效益，很有應用借鑒價值。

作者簡介：王獻偉（1968年二月生），男，河南洛陽人，工程師，1989年畢業於焦作煤炭工業學校，現從事生產技術工作。