皮武杰

（西山煤电（集团）有限责任公司 东曲煤矿，山西 太原030200）

0 引 言

东曲矿掘进28214工作面轨道顺槽，主要用于工作面材料设备的运输，并连接切眼和皮带顺槽形成生产和通风系统，同时也作为28214工作面的一个安全出口。轨道顺槽设计长度1 152 m，巷道开口沿8号煤层跟顶跟底掘进。该巷道布置施工2个临时避难硐室，工程量4.5 m/个，工程量共计1 161 m。28214轨道顺槽服务年限预计为2年4个月，建设周期4个月。东曲矿28214掘进工作面地表情况，工作面地面位置位于羊圈港村庄北东，地表无河流穿过；盖山厚度276～450 m，平均厚度为363 m。井下北西为28212工作面，南西为+860大巷保护煤柱，北东为28216回风措施巷，南东为正在施工的28216工作面。28214工作面布置如图1所示。

图1 28214工作面布置Fig.1 28214 working face layout

1 28214工作面地质概况

东曲矿28214工作面8号煤层厚为3.9 m～5.4 m，平均厚约为4.6 m，8号上煤厚度为0.62 m，夹矸平均厚约0.15 m，8号煤厚约3.2 m，8号煤层有分叉现象，局部有一层至两层夹矸厚0～2.3 m，煤层结构中等，属较稳定型煤层。8号与9号煤层间距约为5.92～8.33 m，8号煤层为煤尘爆炸指数为14.66%的Ⅲ类不易自燃煤层，东曲煤矿瓦斯涌出量预测及其临近的28214皮带顺槽掘进期间绝对瓦斯涌出量为2.3 m3/min。顶、底板情况：28214轨道顺槽伪顶为1.65 m的泥质灰岩，直接顶的石灰岩2.93 m，普氏硬度为4～5；老顶为11.43 m的粉粒砂岩，普氏硬度约为6～8；直接底为3.06 m的砂质泥岩，普氏硬度约为4～5。28214轨道顺槽综合柱状图如图2所示。巷道围岩稳定性差导致支护量大、巷道后期维护难等问题[1][2]。

图2 28214轨道顺槽综合柱状图Fig.2 Comprehensive histogram of 28214 track roadway

2 不同巷道支护设计

不同巷道支护设计要符合复杂地质条件特征，充分考虑瓦斯含量、应力、断层等因素对支护的不利影响，在采掘工作流转接替中，采取合理的瓦斯防治手段和支护设计[3-4]。28214轨道顺槽所掘煤层为+860水平二采区8号煤层，工作面标高为881—934 m，沿8号煤跟顶跟底掘进，坡度2°～8°，平均4°。28214轨道顺槽采用全锚支护形式，矩形断面，巷道宽度5.5 m、高度4.0 m，掘进断面22 m2。永久支护采用全锚支护形式。顶板支护由左旋螺纹钢锚杆、锚索和万向托盘构成，顶板破碎时加挂钢筋网加强支护。两帮支护由左旋螺纹钢锚杆、钢筋网和万向托盘组成。28214轨道顺槽掘进期间，采用滑移式临时支护装置进行临时支护。根据松散介质力学方法计算，现用全锚支护每米支护强度如下。

实际顶板支护强度：

实际两帮支护强度：

式中：qdx为实际顶板支护强度，T/m；Fm为顶锚杆总支护强度，T/m；n1为每米巷道顶锚杆数量，取5；n2为每米巷道锚索数量，取1；qcx为实际帮部支护强度，T/m；n3为每排巷道帮锚杆数量，取6；fm为顶锚杆锚固力，现场实测10.5 T；fs为锚索锚固力，现场实测20 T；ft为帮锚杆的锚固力，现场实测10.5 T。

由以上计算可得出，28214轨道顺槽采用全锚支护形式，顶板及帮部实际支护强度均大于顶压及侧压的理论值，考虑到巷道压力的复杂性及巷道支护的保险系数，巷道支护安全可靠。如遇特殊条件时，采取增加锚杆（索）、缩小排距、铺设菱形金属网等措施加强对巷道顶、帮支护以确保施工安全，锚杆支护展开如图3所示。

图3 锚杆支护展开Fig.3 Unfold of bolt support

3 不同巷道支护工艺的选用

永久支护巷道施工时，因左帮吊挂风筒影响，左侧角锚杆和左帮上部帮锚杆需紧跟迎头提前施工，采用气动式锚杆钻机人工打设，剩余锚杆、锚索由锚杆钻车紧跟掘进机施工，所有锚杆、锚索的打设必须在滑移支架内进行。当工作面顶板破碎，需加挂钢筋网时，提前在巷道顶板左侧、中间、右侧分别打设3根顶锚杆紧跟迎头以保证网片的正常铺设，剩余锚杆、锚索由锚杆钻车紧跟掘进机施工，所有锚杆、锚索的打设必须在滑移支架内进行。当工作面遭遇地质构造，顶板破碎，压力大，容易离层时，采用短掘短支，一个循环完成一次永久支护，所有锚杆、锚索采用气动式锚杆钻机人工打设，必须紧跟迎头。同时另外补充专项安全技术措施加强支护以保障安全生产。顶锚杆施工严格进行敲帮问顶工作，确认安全后，方可打眼；顶部锚杆在滑移支架内进行支护，采用锚杆钻车或气动式锚杆钻机打设眼位。帮锚杆巷道帮部支护施工，在滑移支架内进行支护。打帮锚杆眼前，首先将两帮活矸危岩处理干净，严防片帮伤人，然后由一人持风钻按设计眼位、方向进行打眼，打眼时要密切注意煤帮状况，发现异常时要立即停止打眼，及时进行处理。打眼时要保证供水充足，禁止干打眼。

4 快速掘进方法的实施

掘进机截割工艺如图4所示，截割时由左至右，自下而上进行截割（过构造时自上而下），首先由工作面底部（左方）切割掏窝槽开始截割。开掘窝槽时，切割头高速旋转，在走行部和升降油缸共同作用下作业，没次掏槽深度保证600 mm内。开槽作业后，启动刮板输送机，切割头在驱动装置带动下在巷道断面内水平摆动，完成横槽作业。切割头移动到位后，使其升高一个距离，每次跨距保证600 mm内，接着驱使切割头水平摆动，重复以上动作，直至完成整个断面的切割工作。将掘进机退出工作面3～5 m，切割头落地，停机闭锁，切断电源，并加盖切割头护罩。

图4 掘进工艺流程Fig.4 Mining process flow

煤转运方式。工作面煤体由掘进机完成截割和装载，经过锚杆钻车、二运转载至胶带输送机后由胶带输送机接力运输至地面卸载站。具体运输路线为工作面—28214轨道顺槽—28214轨道顺槽联络巷—+860东翼胶带巷—煤仓—+860皮带明斜井—地面卸载站。工作面所处地质环境设计校核支护强度，并制定顶锚杆、帮锚杆和锚索的施工工艺，采用合理的快速掘进工艺流程，有效保证工作面快速掘进。

5 结 语

通过对东曲矿28214工作面地质结构进行实地探测分析，准确获得巷道顶、底板岩层信息，根据