特厚煤层大断面大倾角工作面切眼扩安一体化研究

蒋大峰

（淮北矿业集团芦岭煤矿，安徽 宿州 234113）

0 前 言

芦岭煤矿主采煤层为8、9、10煤，其中8煤厚度8～10m，9 煤厚度 2～3m，煤层 f值为 0.11～0.61；8、9煤夹矸厚度2～4m。采用“采9煤放8煤”一次采放全高回采工艺。传统切眼刷大安装均采取先刷大、后安装工艺，存在支护强度较低、巷道来压维护困难、顶板管理难度大等诸多缺点。

Ⅲ811综放工作面，首次采用扩安一体化工艺，通过超前顶帮管理、过程监督等措施，实现了预期目标，保障了矿井正常顺序接替，也为芦岭矿今后8、9煤工作面切眼刷大安装积累了经验，指明了探索道路。

1 工程背景

1.1 地质概况及支护工艺

Ⅲ811工作面切眼平均坡度18°，最大坡度25°。8煤层厚度1.84～14.75m，平均8.25m；9煤层厚度0～4.25m，平均1.21m；8、9煤层夹矸为泥岩和粉砂岩，灰-深灰色，层状结构，较松软，易冒落，厚0～4.44m，平均 1.3m。

图1 工作面层位柱状图

导硐切眼采用平顶U型钢+单体π型钢挑棚支护，刷大切眼采用直钢梁+铰接顶梁支护；刷大后切眼有效净宽×净高=7869×2800mm。

图2 切眼支护断面示意图

1.2 传统施工工艺

Ⅲ811工作面切眼传统施工工艺为先刷大、后安装。

切眼刷大工程：采用2支队伍，从上向下施工。

切眼安装工程：切眼刷大全部结束后，创造好条件，然后移交安拆公司进行工作面安装。

1.3 传统工艺不足

1）切眼维护工程量大：切眼刷大后，巷道断面为净宽×净高=7869×2800mm，断面较大，压力显现极为明显，需要反复改挑棚、卧底调道。

2）顶板管理困难：由于刷大后，切眼断面较大，U型钢变形严重，顶板管理难度大，存在安全风险。

3）工作面投产工期长：切眼刷大按照2支队伍施工，预计需要30天结束，工作面安装预计需要40天，共计需要70天左右。

2 工艺优化及新工艺难题

2.1 工艺优化

Ⅲ811切眼采用扩安一体化工艺，从下向上刷大，人工掘进，后路在煤壁侧铺设40T链板机从机巷系统出煤，从进架通道进料。支架在Ⅲ811进架联巷的安拆硐室组装后，用切眼上口JH-40回柱绞车运输至安装工作面。

安装与扩刷平行作业，刷大作业茬口始终超前安装工作面20m，刷大采用3班作业（夜、早、中），安装采用2班作业（早、中）。其中支架运输等重要环节不得平行作业。

2.2 新工艺难题

由于新工艺需要从下向上施工，而Ⅲ811工作面切眼平均坡度18°，最大坡度25°，且顶煤较厚极为松软，如何解决顶板管理难题和迎面防片帮问题，成为新工艺实施的关键。

3 具体措施

3.1 超前注浆加固措施

切眼刷大前，从切眼导硐侧向刷大侧超前注浆加固。注浆参数：导硐侧棚档中（注浆锚杆垂直煤壁，沿肩窝位置，按70°上山施工）打2根注浆锚杆进行注浆，间距不大于200mm，眼深不小于2.5m。注浆采用φ25×2000mm注浆锚杆，注浆水泥采用PO42.5，硅酸钠（水玻璃），其水灰比为 0.75：1～1：1（重量比）。通过超前注浆措施，确保了施工期间顶板安全。

3.2 超前注水措施

由于煤层较为破碎，为加强煤层粘合力，刷大期间实施煤层超前注水工艺，超前刷大5m，在导硐侧向煤层注水，通过注水不仅解决了煤层松软破碎的问题，还有效解决产尘根源，确保现场施工环境。注水参数：每棚垂直煤壁施工一个注水孔，孔深5m，然后注高压水，注水时长以煤壁出水为宜。

图3 注浆及注水断面示意图

3.3 创新台阶施工方法

从下向上大角度上山施工，为确保迎面安全，现场采用台阶施工方法。迎头始终保留4～6m台阶，台阶处巷高1.5～1.8m，有效的解决了迎头防片帮问题。

3.4 π型钢挑棚改铰接顶梁

刷大切眼原设计采用π型钢挑棚加固，后在施工中发现其不利于顶板安全管理，优化为铰接顶梁加固方式。同时，为确保迎头前探梁范围支护强度，要求2排铰接顶梁始终紧跟迎头。此项措施优化，极大提高了现场施工安全性，尤其是前探梁范围的顶板强度。

3.5 煤壁采用单体护帮

切眼刷大煤壁侧采用单体进行护帮，既能保障大角度上山掘进挖腿窝安全，又便于后期回收煤壁侧腿子。

3.6 现场监管及过程管控到位

为确保切眼扩刷期间安全，矿井安排矿领导、职能科室和生产区队“三级跟班”生产单位副科及以上干部现场跟班，安监处、技术科、调度指挥中心副科及以上干部现场监督监管，矿领导24小时现场指导。充分发挥了现场管控及监督作用，确保施工安全技术措施在现场得到落实。

4 结 论

Ⅲ811工作面切眼倾向长179m，自2019年2月13日早班开始刷大施工，其中切眼刷大2019年3月25日合茬贯通，支架安装2019年4月1日安装完毕，历时48天时间，实现了预期目标。总结其优点如下：

1）施工工期短。Ⅲ811切眼采用扩安一体工艺，改变了矿井原有的先扩后安的施工工艺，在切眼刷大期间的矿压管理、后路维护、安装效率等方面均取得了显著的效果，与上一个综放Ⅱ885工作面安装比较，节省近15天时间。

2）减少材料投入。采用扩安一体化工艺，刷大茬口超前安装茬口20m左右，极大减少了单体使用量，且安装期间回收的单体及铰接顶梁可供给切眼刷大使用，提高了单体利用率。

3）施工工艺革新。该技术改变了传统的综采切眼先刷扩，后安装的作业方式，实现了两个工序同步一体化作业，在安全方面消除了顶板安全隐患，安全可靠性大大提高。Ⅲ811切眼扩安一体化成功实施，为特厚松软煤层实施扩安一体化工艺积累了经验。