高建洋

（大同煤礦集團(tuán)朔煤小峪煤業(yè)有限公司，山西 朔州 038300）

1 工程概況

小峪煤礦5102巷位于南I盤區(qū)北翼，沿16#煤層掘進(jìn)，煤層總厚度7.29～8.78 m，平均厚7.94 m。煤層結(jié)構(gòu)從上到下分別為：煤、泥巖、煤、高嶺巖，煤。其中上段煤2.98～3.77 m，均厚3.35 m，泥巖厚0.20 m，中段煤厚0.35～0.52 m，均厚0.42 m，高嶺巖厚1.04～2.15 m，均厚1.44 m，下段煤厚2.29～2.84 m，均厚2.53 m。直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為2 m，普氏硬度系數(shù)為4～5，直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度為3 m，普氏硬度系數(shù)為4～5，老底為中粒砂巖，厚度為6 m，普氏硬度系數(shù)為5～6，見表1。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

5102巷設(shè)計為矩形斷面，寬3.6 m，高3.2 m，掘進(jìn)斷面積為11.52 m2，為8102回采工作面回風(fēng)巷道同時兼做材料運輸巷。5102巷對應(yīng)地表位于大河溝北部、大河灣西部，大西溝支溝發(fā)育，屬季節(jié)性河流，對掘進(jìn)無影響。地表無任何建筑物，地面標(biāo)高+1 235～+1 295 m，工作面標(biāo)高+1 160～+1 147 m。

2 物探及超前鉆探設(shè)計

為了預(yù)防巷道掘進(jìn)期間事故的發(fā)生，巷道在掘進(jìn)過程中均遵循“有掘必探，先探后掘”的原則，在掘進(jìn)工作面進(jìn)行超前物探及鉆探以消除水患，確保安全。5102巷在巷道掘進(jìn)期間分別采用了直流電法及瞬變電磁法進(jìn)行物探作業(yè)。

2.1 直流電法

巷道掘進(jìn)時，每間隔120 m對工作面前方進(jìn)行一次直流電法探測，探測結(jié)果表明安全后巷道可掘進(jìn)80 m，然后再進(jìn)行下一次探測。施工過程中采用A、M、N三極測深裝置，分別將無窮遠(yuǎn)電極B放置于5～10倍的探測距離位置處，相對固定測量電極M、N，然后不斷移動電極A在不同位置進(jìn)行探測，并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，最終達(dá)到由近及遠(yuǎn)、由淺到深的測量目的。探測時，首先使用三極電測深裝置在掘進(jìn)工作面迎頭同一測點逐次增大供電電極距，使得探測深度逐漸加大，最后獲得觀測點處垂直方向上視電阻率的變化情況。

2.2 瞬變電磁法

在采用瞬變電磁法時，在距離掘進(jìn)工作面迎頭14 m位置處開始布置測點進(jìn)行探測，一般布置25個探測點（異常區(qū)可進(jìn)行適度加密），最少不得少于11個測點，掘進(jìn)過程中每間隔12 m進(jìn)行一組探測。探測時，發(fā)射天線的法線方向朝向工作面迎頭，每個探測點分別布置三個探測方向，分別探測向上45°、水平方向、向下45°（特殊情況根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計），見圖1。

圖1 巷道豎直測點施工

物探結(jié)束后，工作面采用鉆探的方式對采用直流電法及瞬變電磁法得到的物探結(jié)果進(jìn)行驗證，以確保工作面掘進(jìn)過程中無水害威脅。若物探結(jié)果顯示掘進(jìn)迎頭無異常，則按照本設(shè)計進(jìn)行鉆探驗證，若物探結(jié)果顯示有異常，應(yīng)針對異常范圍另外設(shè)計鉆孔。第一孔鉆探工作結(jié)束后，首先觀察鉆孔情況，未發(fā)現(xiàn)異常則進(jìn)行下一孔的鉆探工作。使用ZYJ－380/210液壓架柱式回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行鉆探作業(yè)，鉆桿及鉆頭分別選用Φ=42 mm和Φ=65 mm。鉆探作業(yè)時，鉆孔沿16#煤層鉆進(jìn)，每組鉆孔鉆探結(jié)束后，工作面向前掘進(jìn)30 m，留30 m超前距離。

3 巷道支護(hù)技術(shù)設(shè)計

3.1 臨時支護(hù)方式

掘進(jìn)工作面臨時支護(hù)使用綜掘機(jī)載超前支架進(jìn)行作業(yè)，見圖2。工作面綜掘機(jī)完成截割裝載作業(yè)后，將綜掘機(jī)截割頭放下，同時將用于支護(hù)的金屬網(wǎng)放置于頂架上并用磁鐵吸好。臨時支護(hù)作業(yè)時，綜掘機(jī)向前推動主架和頂架，使主架和頂架由原來的折合狀態(tài)打開到預(yù)先設(shè)定好的位置和角度再抬升主架，當(dāng)主架抬升至頂板后把金屬網(wǎng)壓緊在巷道頂板上。支護(hù)結(jié)束后，先將主架下降到最低位置，再將主架和頂架收回至掘進(jìn)機(jī)位置。當(dāng)綜掘機(jī)載超前支架接頂不足60%時，沒有接頂?shù)膮^(qū)域必須使用道木備實壓緊。掘進(jìn)機(jī)每個循環(huán)進(jìn)尺長度為0.9 m，永久支護(hù)最大空頂距為1.2 m，最小空頂距為0.3 m；巷道兩幫支護(hù)最大滯后距離為7 m，錨索空頂距必須小于錨索間距。

圖2 綜掘機(jī)載超前支架

3.2 永久支護(hù)設(shè)計

5102巷支護(hù)形式為：錨桿+錨索+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方式，見圖3。頂板布置錨桿5排，錨桿間排距設(shè)置為0.9 m×0.9 m。錨索布置方式為三花眼式，排距為1.2 m，一排錨索布置于巷道的中心位置，錨索間距為1.8 m。頂板錨桿為Φ20 mm×2 200 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨索為Φ17.8 mm×7 500 mm鋼絞線。每根錨桿分別配一支CK2335樹脂藥卷、一支K2360樹脂藥卷，每根錨索分別配備一支CK2335樹脂藥卷、兩支K2360樹脂藥卷。巷道錨桿托板為用170 mm×170 mm×10 mm的拱型預(yù)應(yīng)力鐵托板，錨索托板為300 mm×300 mm×14 mm方形鐵托板。在巷道兩幫各布置錨桿3排，錨桿間排距設(shè)置為0.9 m×1.0 m。其中，上排錨桿距離巷道頂板0.3 m，下排錨桿距離巷道底板0.9 m。兩幫采用Φ18 mm×2 000 mm圓鋼錨桿，每根錨桿配備一支K2360型樹脂藥卷，錨桿托板為100 mm×100 mm×8 mm的鐵托板。

圖3 5102巷支護(hù)參數(shù)

3.3 應(yīng)用效果

截至2018年2月16日，5102巷道已掘出，巷道平均掘進(jìn)速度達(dá)到200 m/月，掘進(jìn)速度較采用新工藝前提高約30%，每米進(jìn)尺支護(hù)成本降低278元，工人勞動強(qiáng)度大幅降低，為工作面的早日投產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

對小峪煤礦5102巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)分析。巷道掘進(jìn)期間分別采用了直流電法及瞬變電磁法進(jìn)行超前物探，并通過鉆探進(jìn)行驗證。在巷道支護(hù)設(shè)計上提出了采用機(jī)載前探裝置進(jìn)行掘進(jìn)頭的臨時支護(hù)，解決了長期以來掘進(jìn)工作面臨時支護(hù)效率低、作業(yè)強(qiáng)度高及危險程度高等問題。掘進(jìn)速度較采用新工藝前提高約30%，每米進(jìn)尺支護(hù)成本降低278元，工人勞動強(qiáng)度大幅降低，為采面的早日投產(chǎn)創(chuàng)造了條件。