3405运输巷掘进支护工艺优化
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【摘 要】巷道在掘进过程中，发生顶板下沉、底鼓、两帮松动等现象，巷道变形严重，通过对原支护设计优化，巷道顶板得到了很好的控制，取得了良好的效果。
【关键词】掘进；支护；创新；优化
0.矿井概况
贺西煤矿隶属于山西汾西矿业集团（有限）责任公司，位于山西省吕梁市柳林县城东南陈家湾乡贺家社村，距柳林县城15km，行政区划属吕梁地区柳林县金家庄乡管辖。贺西煤矿原矿区面积2.34km2，年产量30万吨，1998年扩大井田范围，面积至18.909km2，现年产煤200万吨。
受区域构造的影响，井田构造总体为一走向北西、倾向南西的单斜构造。另据矿井开采过程中资料，井田内小断层较发育，但其规模不大，均为小的正断层，一般走向北北西、北西西，落差0.4～4m左右，一般2m左右；井下开采时发现一条切穿4号煤层的正断层，落差9m，走向北北西，倾向南西西，倾角36°。另据水文补充勘探时物探推测井田内有三条小断层（F1、F2、F3）和三个疑似小型陷落柱；井田内未发现岩浆岩。井田构造属简单类型。
目前贺西矿井开拓方式为斜-立井开拓，分别由主工业场地主斜井、副斜井、副立井、回风立井、独胡峁工业场地独胡峁回风立井5个井筒开拓全井田。
矿井设两个水平开采，上煤组即第一水平，主斜井井底车场标高+770m，副立井井底车场标高+780m；下煤组即第二水平标高设在+660m。
全矿井共划分为6个采区，其中上煤组4个采区，下煤组2个采区。目前矿井上组煤一采区已经结束，而且生产采区已经在大巷两翼，二、三采区形成了两个单翼采区，井田西南部的四采区为双翼采区。下煤组采区划分沿独胡峁村的东北边缘煤柱线附近为界共划分2个双翼采区，自东而西依次为五、六采区。
根据煤层赋存条件、开拓方式、生产能力，结合目前的技术装备水平和生产管理经验以及国内外中厚煤层开采使用情况，选用综采一次采全高采煤法，全部冒落法管理顶板。
贺西矿现开采3#煤与4#煤，3#煤工作面开采一年半左右后，掘进其下方的4#煤工作面，4#煤与3#煤之间的层间距厚度不稳定，在局部地段层间距减小到4m左右，最大厚度为8m左右，在3403材料巷掘进过程中，巷道发生顶板下沉、底鼓、两帮松动等现象，局部地段顶板下沉量达1.7m，两帮松动在1.2m左右，巷道变形严重，后对该巷道进行了套U型钢棚、打单体支柱、拉底二次施工，该巷道才如期投入使用。3403材料巷工期长、支护资金投入量大、二次作业安全度差，为此我们在掘进3405运输巷前总结3403材料巷掘进过程中的经验，进行了认真的分析思考，对原支护设计进行了优化，设计了3405运输巷支护方案。现3405运输巷已掘进至切眼位置，巷道成型规整、顶板较平整，局部顶板下沉在0.2―0.4m之间，底鼓无论是地段还是底鼓高度较3403材料巷都有很大的减少。
3405运输巷支护采用缩小锚杆间排距、加强支护强度的理念进行了优化：顶锚杆使用Φ22×2400mm的左旋螺纹钢锚杆，间距由900mm缩小为650mm，排距由900mm缩小为700mm，每排锚杆由5根增加为7根；顶锚杆戴钢筋圈梁支护变为戴“W”型钢带和Φ14钢筋圈梁压网支护，W钢带在上钢筋圈梁在下；帮锚杆为了增加锚固力由Φ16×1600mm的圆钢锚杆变为Φ16×1800mm的圆钢锚杆，帮锚杆间距由900mm缩小为700mm，排距800mm不变；锚索排距由1.8m缩小为1.4m；锚索间用14#槽钢连锁固定，槽钢顺巷道掘进方向呈五花型布置，巷道全断面挂双层金属菱形网。
新支护方案投入使用后，3405运输巷顶板得到了有效控制，顶板下沉与两帮鼓出现象较3403材料巷轻微许多，为保证安全生产，对局部地段进行了套棚，套棚约300架，总体来说，3405运输巷新支护形式是成功的，与3403材料巷掘进相比较，减少了支护材料资金投入、减少了拉底工程量，取得了很好的效果，为4#煤回采巷道的掘进奠定了坚实的技术基础。
2.主要创新点
缩小锚杆间排距进一步加强巷道支护强度，特别是顶锚杆戴W钢带和钢筋圈梁相结合的支护形式，克服了W型钢带抗拉强度弱、易断裂，顶板来压时托饼破坏W型钢带进入顶板、钢筋圈梁受力不均时扯开焊口支护失效的不足，将二者的优势互补。W钢带支护面积大钢筋圈梁抗拉强度高，二者结合使用后顶板得到有效控制，W型钢带无断裂现象，钢筋圈梁也基本无焊口扯开的现象；铺双层网增强了网的强度，即使有吊包也不会将菱形网撕破，避免了漏渣、锚杆失效的问题。
锚索间用14#槽钢连锁固定， 槽钢顺巷道掘进方向与W钢带交叉布置，通过槽钢将顶板真正连接为一体， 进一步加强了锚杆支护的悬吊与组合梁作用，减少了顶板局部下沉与吊包现象。
3.社会、经济效益
采用优化后的支护方式，3405运输巷顶板得到了有效控制，减了套棚量，节约了支护成本，巷道变形量小，大大减少了将来服务回采时巷道修整工程量，节约了工时。
3403材料巷顶锚杆每排施工5根，锚杆排距900mm，帮锚杆用Φ16×1600mm的帮锚杆，每排施工4根，巷道采用29#U型钢套棚加强支护，在棚梁下打点柱，巷道长1648m。
3403运输巷支护成本=341377（顶锚）+269255（帮锚）+201941（锚索）+211614（钢筋圈梁）+397940（菱形网）+5180000（1400架U型钢棚）+1938048（单体支柱）+277200（二次拉底人工费及电耗）=8605761元。
3405运输巷支护成本=614478（顶锚）+346185（帮锚）+259638（锚索）+677534（W钢带和钢筋圈梁）+979328（菱形网）+264857（长1.8m的14#槽钢）+197840（帮锚杆钢筋圈梁）+1110000（300架U型钢棚）=4449860元。
节约资金=8505761-4449860=4155901元。