关键词：大断面；复合顶；掘进工艺
复合顶板下煤层的开采不同于岩层顶板下煤层的开采，由于复合顶板为离层型顶板，在回采巷道掘进过程中，巷道顶板极易垮落，给巷道的支护造成一定的困难，因此，对于复合顶板下煤层回采巷道的掘进分为一次成巷和分次成巷两种方式。一次成巷是把巷道施工中的掘进、永久支护、水沟掘砌三个分部工程视为一个整体，在一定距离内，按设计及质量标准要求，互相配合，前后连贯的、最大限度的同时施工，一次做成巷道，不留收尾工程；分次成巷是把巷道的掘进和永久支护两个分部工程分两次完成，先把整条巷道掘出来，暂以临时支架维护，以后再拆除临时支架进行永久支护和水沟掘砌。
1概况
某矿掘进工作面是复合顶板巷道，复合顶板厚度为1.6～3.5m，平均为2.2m，直接顶为灰黑色粉砂岩，其厚度平均为4.8m，老顶为灰白色细砂岩，其厚度平均为9.1m，直接底为粉砂岩，厚度平均为2.1m，老底为细砂岩，厚度平均为4.7m，巷道宽5.2m，高4.2m的矩形巷道。
2 掘进工艺流程
2.1 掘进工艺流程
回采巷道掘进分复合顶板掘进和卧底掘进两部分，复合顶板掘进时期首先采用炮掘工艺对巷道开门，经一段距离后换为综合机械化掘进，当整条巷道复合顶板掘进完成后，将掘进设备退出巷道，再进行巷道卧底掘进工作，最终达到设计的巷道断面
2.2 机掘截割顺序
预掘复合顶煤层回采巷道掘进正常段采用综合机械化掘进工艺，掘进机截割遵循先煤后岩的顺序，从煤层底部至进刀，再从左到右掘进，即从底部至顶部、从左帮至右帮的顺序。截割完毕后修正两帮成直线，逐渐达到设计要求尺寸。
3 掘进工艺设计
在我国，巷道掘进存在钻爆法和机掘法两种方式。与钻爆法相比，掘进机法掘进巷道具有以下优点：
①速度快、成本低。用掘进机掘进巷道，可以使掘进速度提高1～1.5倍，进尺成本降低30%～50%。
②安全性好。由于不需要打眼放炮，围岩不易破坏，既有利于巷道支护，又可减少冒顶和瓦斯突出的危险，大大提高了工作面的安全性。
③有利于回采工作面的准备。由于掘进速度的加快，可以提前查明采区的地质条件，为回采工作面的选型及准备工作创造良好的条件。
④工程量小。利用钻爆法，巷道的超挖量可达20％，利用掘进机法，巷道超挖量可小到5%，从而大大减少了支护作业的充填量，减少工程量，降低了成本，提高了速度。
⑤劳动条件好。改善了劳动条件，减少了笨重的体力劳动。
综合分析，该巷道采用机掘法掘进，但遇到断层等部分特殊地段时采用钻爆法。
3.1 锚杆施工工艺
锚杆施工工艺流程为：钻巷道顶板中部锚杆孔→装树脂药卷→装组合好的锚杆→搅拌药卷→上紧锚杆螺母→依次完成其它的顶板锚杆，准备安装帮锚杆→钻帮锚杆孔→装树脂药卷→装组合好的锚杆→搅拌药卷→上紧锚杆螺母→依次完成其它的两帮锚杆→用风动扳手上紧所有螺母→用连网丝将金属网连好。
根据以上分析，锚杆的施工工艺要求如下：
①锚杆眼的位置要准确，眼位误差不得超过100mm，眼向误差不得大于15°；
②锚杆眼深度应与锚杆长度相匹配，锚杆眼打好后，应将眼内的眼渣、积水清理干净；
③安装前，应将眼孔内的积水、岩粉用压风吹干净，吹扫时，操作人员应站在孔口一侧，眼孔方向不得有人；
④树脂药卷搅拌旋转时间要大于35秒；
⑤锚杆予紧力不小于400N·m。
3.2 锚索施工工艺
锚索施工工艺流程：钻巷道锚索孔→装树脂药卷→装锚索→搅拌药卷→装上锚索托板、锁具→张拉锚索→截去多余的外露锚索→完成安装。
锚索施工工艺要求如下：
①先备齐机具及有关材料，检查施工地点支护状况，只有在支护状况良好，无片帮冒顶危险状况下方可施工，否则，必须自外向里先加固好施工地点附近10m内顶板两帮，严防片帮冒顶伤人，在有效的支护下施工锚索；
②锚索眼必须与巷道岩面垂直，眼深误差为±50mm，偏差为±150mm；
③安装、锚固锚索将树脂药卷用钢绞线送入锚索孔底，边进边搅拌，锚索搅拌旋转时间达到40秒；
④树脂锚固剂凝固1小时后方可进行涨拉和予紧上托盘的工作。
4支护参数与支护方案
4.1 复合顶掘进的支护参数与支护方案
顶板锚杆间排距的几何平均数计算见式1-1。
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式中 K锚—锚固方式系数，顶板采用树脂加长锚，取1.03
K护—护顶方式系数，铺设金属网加“M”钢带，取1.05
I—直接顶整体系数，取0.75
f—顶板岩性（普氏系数），取值为4
根据式1-1计算所得，顶板锚杆间排距的几何平均数d为0.9m
巷道顶板使用直径￠20、长度L=2000全螺纹等强锚杆，巷道两帮使用￠18～￠20mm、L=1800～2000mm的全螺纹等强锚杆。结合同类巷道矿压监测数据，本巷道顶板选用￠20mm、L=2000mm，￠20mm、L=2200mm，￠20mm、L=2500mm全螺纹等强锚杆，两帮选用￠18mm、L=1800mm全螺纹等强锚杆。
4.2 卧底掘进支护参数与支护方案
巷道断面形状为矩形，平均卧底深度约2.5m，卧底段净宽4.2m，净高5.2m。
对于预掘复合顶板煤层回采巷道二次掘进时，巷道只对两煤帮进行正常的支护，卧底后巷道两帮采用锚杆＋塑钢(料)网＋护帮钢带＋锚索带支护方式，在受地质条件影响较明显的局部地段采用加强支护。
锚杆布置：锚杆为金属全螺纹钢等强锚杆，其规格为Φ18mm×1800mm；锚杆间排距为850mm×900mm。最底部锚杆与帮部成30～45°角度向下打设，底部为煤且围岩破碎时，底部锚杆距底板不大于300mm；底部为岩石时或底部为煤且围岩完整时底部锚杆距底板不大于600mm。
锚索布置：在距顶板以下约1.8m～2.5m位置布置一排锚索，采用钢带作锚索托梁，钢带与钢带之间垂直布置，并搭接使用，搭接位置使用双锚盘。每根钢带压二根帮钢带，锚索间距约为1.8ｍ，当围岩破碎时可在上部钢带以下约1.8～2.0m位置与原钢带垂直且与上部锚索带锚索交叉处布置一排锚索，锚索的长度不低于4.5m。
5 结束语
托复合顶板一次成巷方法具有掘进速度快的优点，但在工作面回采期间巷道维护较困难，影响工作面的开采；预掘复合顶一次成巷方法可以实现工作面回采巷道一次掘成，但是，次用这种掘进方法不仅在掘进工艺及装备水平上较难实现，而且巷道掘进速度较慢，大断面巷道受地应力的影响时间较长；预掘复合顶分次成巷的方法具有掘进速度快、大断面巷道受地应力影响的实践较短，因此，对预掘复合顶煤层回采巷道的掘进比较适合。
参考文献：
【1】张思维.?岩巷快速掘进技术在章村矿的研究与应用[J].?河北煤炭,2011,(3):35-36,38
【2】盛振强.?浅谈岩巷快速掘进的几点技术措施[J].?中小企业管理与科技,2010,(36):258
论文作者:陈静
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第24期
论文发表时间:2020/1/16
标签：巷道论文; 顶板论文; 锚杆论文; 工作面论文; 煤层论文; 断面论文; 钢带论文; 《工程管理前沿》2019年第24期论文;