摘要：通过何庄煤矿运输石门揭煤过煤门段巷道加固实践，详述了基建矿井运输石门揭穿突出煤层段时采用的方案选择、施工方法及控制技术，为同类煤矿石门揭煤过煤门段巷道支护选择提供了技术借鉴。
关键词：石门 揭煤 导硐 施工技术

　　Shimen Coal Uncovering Coal Portal Section Construction Technology Discussion And Practice
Weidogn xu

　　（Henan Coal Chemical Industry Group, Jiaozuo Coal Industry Company Bai Zhuang Coal Mine,Henan，Xiuwu 454350，China）

　　Abstract：Through the He Zhuang coal mine Shimen coal uncovering coal gate roadway reinforcement practice，The mine infrastructure transport Shimen through outburst seam section adopts the scheme selection， construction method and control technology，For the similar coal mine Shimen coal uncovering coal gate roadway supporting selection provides a technical reference.

　　Keywords：Shimen Coal uncovering Pilot tunnel Construction technology


　　1、工程概况

　　河南煤化焦煤集团何庄煤矿副井-208m运输石门位于副井南北方向，属矿建二期开拓工程，由平煤集团建井处负责施工。运输石门长度为185m，支护形式为锚网喷；其中揭煤段40m需要加固支护，断面尺寸为（净）宽×高=5000×4500mm，穿越煤层为二1煤层中，煤层层厚5m，倾角18～25°，煤质松软、呈粉状，且属于突出危险煤层。

　　2、支护方案及参数

　　2.1内层支护

　　运输石门揭煤段设计支护方式为锚杆金属网配合喷射混凝土、锚索联合支护。锚杆规格Φ22×2500mm高强树脂锚杆，间排距800×800mm，三花形布置，每孔装2卷树脂锚固剂（拱部Z2355型帮部Z2850型）。金属网规格Φ6.0×2000×1000mm，网格100×100mm。喷射混凝土强度C20，喷厚100mm。锚索规格Φ22×8000mm，横向间距3000mm，纵向间距2000mm。见图一

　　2.2外层支护

　　　运输石门加固段外层增设36U型钢拱+反底拱支架，36U型钢拱支架分4节，顶梁1节、腿2节、底拱1节，每两节搭接处使用4副36U钢卡缆。支架间距500mm，每架使用4组Φ22×2500mm固棚锚杆固定。最后喷射混凝土进行全封闭。混凝土强度C20，喷厚100mm（底拱厚600mm）。

　　3、施工方案的选择

　　因运输石门与二1煤层夹角为155°，经过分析，运输石门掘进过煤段有以下两种施工方案：

　　方案一：全断面进入，直接沿巷道方向全断面掘进。其优势是直接一次性掘进并支护到位，节省工时。劣势是断面跨度大，且巷道过二1煤煤层期间，二1煤依次位于巷道底板至顶板，顶板较难管理易冒顶，容易导致瓦斯突出。

　　方案二：先施工断面较小的导硐，然后分层扩刷。其优势快速解开煤层，且顶板容易管理不易冒顶，快速揭开并穿过二1煤层后再扩刷时，扩刷的矸石直接漏入导硐内，通过耙斗装岩机装走。劣势是需要先掘进导硐，后期还需要拆除导硐的支架，浪费工时。

　　通过对上述两种方案的对比分析，考虑安全因素，认为方案二的方法虽然比方案一多出两道工序，但是该方案安全系数比较高，而且爆破作业时多一个自由面，爆破效果较好。因此，决定采用方案二。

　　4、施工方法

　　4.1掘进及临时支护控制

　　4.1.1导硐施工长度、宽度、高度及施工方法

　　为保证能一次揭开石门全断面进入煤层前的全部岩柱，导硐长度应参照下式计算：　

 
     L= H/Sinɑ

　式中:L-导硐长度，从石门底板起坡点算起，m；

 
　　H-石门高度，m；

　　ɑ-煤层倾角，°。

　　石门高度为4.5m，煤层倾角25°计算出导硐长度为10.64m，根据经验选导硐长度为10m。为了减少掘岩石工程量，降低揭煤后巷道支护的难度，缩短工期，采用短导硐震动放炮揭煤工艺，即导硐后段爆破炮眼垂直导硐底板，前段炮眼斜向前方。

　　4.1.2导硐的宽度、高度

　　导硐宽度应与煤石门高度一致，高度不小于1.6-1.8m。

       4.1.3导硐施工控制

　　石门掘进至距煤层1.5m时，按25°角度起坡掘导硐，导硐高度1.8m，保持导硐底板距煤层1.5m。采用震动放炮工艺揭开煤层；揭开煤层沿-5°坡方向清理炸开的煤岩，最后再沿煤层掘进，以防止发生煤与瓦斯突出。

 
　　4.1.4揭煤段施工方法

　　导硐揭开煤层后，揭煤段施工分两层进行。上分层层高1.8m，下分层高2.7m。由于运输石门揭煤要穿越二1煤层顶底板岩层，且二1煤质松软，瓦斯涌出量大。施工措施规定掉顶超过1m即按事故追查，因此，过煤段掘进必须以最大限度的预防冒顶为原则。

　　根据煤矿安全规程，突出危险煤层掘进严禁使用风镐，因此过煤段掘进以手稿挖掘为主。先将巷道正顶挖出800×800mm见方的面积，然后贴上相应面积的金属网片（可用普通金属网经裁剪制成），并用单体支柱进行临时支护。临时支护完成后，在金属网片四角各打一根锚杆，待锚杆生效后卸压单体支柱，在网片中心施工一根锚索（锚杆、锚索规格见外层支护参数）。锚索加压后，人员站在网片下向两侧继续刷掘，每次刷800×800mm见方，并及时进行临时支护和锚网支护，刷掘够3m距离即施工锚索。直至刷够上分层高度。上分层刷掘时的矸石漏入导硐中经耙斗装岩机运走。

　　按照上述掘进方法，能够最大限度的减少空顶面积，缩短煤体暴露在空气中的时间，降低风化，将掉顶的危险性降到最低。人员始终在已进行锚网支护的顶板掩护下作业，安全能得到保障。

　　下分层岩石为砂岩，采用爆破法施工，每次炮后及时进行锚网喷支护。下分层施工完成后，将原导硐的支架拆除。
4.2架设36U型钢支架

　　因为后期中分层、下分层施工时，36U钢支架整体悬空，因此36U型钢支架的安装以及固定直接关系到重大的安全问题。经讨论，认为有以下两种可行的施工方案：

　　方案一：按照上述掘进方法将加固段上分层整体掘进出来，完成锚网喷及锚索支护后，一次性架设所有顶梁。具体方法为：首先悬挂前探梁，具体为：用11型工字钢加工四根工字钢托梁，托梁上按照500mm的间距加工凹槽，每两个凹槽之间加工Φ30mm圆孔。在巷道正顶向两侧各1m的位置各施工一组锚索，锚索穿过工字钢托梁的圆孔将托梁悬吊起来。托梁悬吊好后，将36U钢支架的顶梁窜过托梁卡在托梁上的凹槽内并按中线找正。所有的顶梁都上好后，在托梁上每两架顶梁之间的圆孔内施工锚索，通过对锚索加压使顶梁固定。顶梁固定好后，安装第二节梁，待所有的二节梁全部安装完成后，在两帮各自用一组锚索配合工字钢托梁固定。按照上述方法施工完成后，相当于每一架支架的顶梁都有3根锚索固定，只要锚索能够锚在稳定的岩层内，悬吊力足够满足整架支架的自重，在施工中分层及下分层时，安全系数较大。

　　这种方案在上分层完全掘进出来后一次性架设U钢支架，用4根工字钢托梁将所有的U钢支架顶梁固定，使得所有的U钢支架连成整体，对支架的受力有利，需要注意的是在锚索加压之前，必须将支架与顶板之间的空隙充填实，这样才能使锚索打上劲，也有利于控制顶梁高度。另外这种方法在掘进初步锚网喷支护完成后集中架设支架，工时利用比较充分，有利于加快施工进度。但是这种方案只适合于在顶板岩性相对稳定的情况下，初期的锚网喷支护能够控制住顶板时才能采用这种方案。

　　方案二：按照4.1的方法掘进时，每次只掘一架顶梁的距离，并在锚网喷支护完成后及时架设一架顶梁。具体方法为：地面加工若干工字钢拉条（11#工字钢，长700mm，上面按500mm间距做两个凹槽，凹槽中间留Φ30mm圆孔）。按照4.1所述的方法掘出一架顶梁的距离后，在顶板正中向两侧各1m的位置各施工一跟锚索，将工字钢拉条悬吊在顶板上，并使其一端的凹槽卡在上一架支架的顶梁内口。悬吊好后，U钢支架顶梁窜过拉条卡在拉条另一端的凹槽内。按中线找正后对锚索加压。然后安装两侧的第二节梁，并同样用锚索配合工字钢拉条固定。待这一架U钢支架安装及固定完毕后，人员在已支护好的空间下进行下一循环作业直至上分层施工完成。同样每架支架由3根锚索固定，悬吊力能够满支架自重的要求。

　　这种方案，每一循环安装并固定好U钢支架后再进行下一循环作业，最大限度地保证了顶板的安全，另外，人员站在已架设U钢支架的空间下作业，安全系数较大，适宜在顶板煤岩层破碎，单纯锚网喷支护无法控制顶板时采用。但是这种方案，每支工字钢拉条只能固定2架支架，所有的支架由多组独立的拉条固定，支架整体性较差。

　　按上述方案将上分层施工完成后，因加固段下部均为砂岩，因此下分层均可以在锚网喷支护完成后集中安装棚腿。需要注意的是在棚腿安装完成后必须及时用固棚锚杆配合36U型卡缆下盖固定。 5、结束语

　　实践证明，通过上述方案，能够较好地保证施工安全和工程质量，同时在安全前提下最大限度地提高工时利用率，加快施工进度。在运输石门揭煤段施工过程中，在跨度4.2m，顶底板为粉状突出煤层的条件下，没有发生冒顶和瓦斯突出事故，同时比预计工期提前了6天，产生了良好的安全及经济效益，很有应用价值。

　　作者简介：徐卫东（1985年4月生），男，河南焦作人，助理工程师，2008年毕业于河南理工大学，现从事生产技术培训工作。

作者：华州煤电培训中心徐卫东

编 辑：兰天