切眼大断面一次成巷施工技术研究

工作面所采煤层为石炭系太原组8号煤层，属稳定可采厚煤层，结构复杂，含一层不稳定夹矸，厚度0.05～0.33米，平均厚度0.15米，煤层厚度4.00～4.98米，平均4.53米，。

煤层倾角1～8°，平均4°。

平均埋深437m。

煤层直接顶为厚2.15m泥灰岩，老顶为厚2.01m粉砂岩，底板为厚1.03m粉砂质泥岩。

工作面切眼净宽8.0m，净高3.5m，机头5m、机尾5m需安装端头及过渡支架，净宽8.5m。

该工作面切眼位置受工作面支护技术难点主要有：⑴、切眼位于背斜轴部，地质条件复杂，巷道埋深大、围岩破碎，支护困难；⑵、断面宽度大，为我矿目前施工的最大断面切眼，断面达到8.0m×3.5m，且工作面采用无轨胶轮车进行运输，机尾宽度最大达到13m，悬顶面积65m2。

⑶、8#煤工作面切眼以往采用二次成巷，小切眼受动压影响，顶板下沉，经常出现顶板锚杆（索）断裂现象，影响巷道支护质量背斜影响，围岩裂隙发育，顶板支护困难。

传统的大断面切眼采用架棚支护，该支护方式掘进速度慢，支护效果差，材料消耗大，配置人员多，劳动强度大。

且传统的切眼支护方式制约安装工作，在切眼内进行“替柱、回柱”和回“钢梁、柱腿”等支架设备安装时，存在较大的安全隐患。

架棚支护属于被动支护，巷道跨度大时，顶板易于弯曲下沉，造成顶板离层，不利于安全生产。

㈠、支护对策
根据已掘巷道的施工经验，随着巷道宽度增加，顶板应力集中增大，张拉、剪切破坏加剧，巷道变形严重。

依据支护难点分析结果，彻底改变以前低强度、低预应力和高密度的支护方式，基于高预应力强力支护理论，依据高预应力和预应力扩散原则和高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度原则，提出如下支护对策。

⑴、采用一次成巷掘进技术，工作面采用交替截割成巷，第一次按4.5m宽断面掘进3m后退回掘进机进行扩帮，扩帮宽度3.5m。

⑵、改善支护材料、增强锚杆支护系统强度，优化支护材料配套、改变支护
强度不高、预应力偏低、护表构件面积小及锚索断裂问题。

⑶、增大锚索、锚杆支护系统刚度。

帮锚杆托盘采用280×300mm可调心拱形托盘，锚索初始预紧力大于250KN。

⑷、锚网索和点柱联合支护技术。

滞后工作面迎头20m及时跟进一排戴帽点柱，点柱采用优质红松圆木，直径不小于180mm。

㈡、正常段切眼支护方案
⑴、顶板采用全锚索支护加戴帽点柱进行支护，锚索采用Φ21.6×5200mm，Φ21.6×9200mm两种，锚索间排距950×1000mm，顶板每隔两排施工一排21.6×9200mm锚索，采用300×300×16mm高强度可调心托板及配套锁具，强度大于400KN。

回采帮采用玻璃帮锚杆，杆体直径20mm，长度2000mm，杆尾螺纹M20，采用300×200×100mm木垫板配合锚杆托板。

具体断面图如下：
㈢、切眼两端头大断面支护方案
根据无轨胶轮车的拐弯半径，确定辅运巷侧切眼端头最大宽度13m，与正常段不同之处为:锚索间排距缩短为800×800mm，采用W型钢带，配300×300×16mm 大托盘，锚索初始预紧力大于250KN。

顶板支护平面图如下：
㈣、顶板监测监控
为了有效的监测顶板控制情况，每隔30m安装顶板离层仪和顶板压力表一组，共布置9组，通过离层仪和顶板压力表实时监测顶板情况。

三、解决的关键问题及创新点；
1、采用一次成巷支护工艺，取消二次掘进成巷，使施工工期提前15天左右，并减少二次成巷退掘进机、拆设备的工序，有效降低工人劳动强度；使工作面切眼能够一次成型，免受二次动压影响，减少巷道补锚索等维修费用，提高了巷道支护质量。

2、通过采用加长锚索、高强度拱形托盘、提高锚杆（索）预应力，巷道变形小，支护效果好。

3、通过采用顶板离层仪和压力表对顶板进行监测监控，确保巷道稳定。

四、社会经济效益；
1、采用一次成巷支护工艺，取消二次掘进成巷，使施工工期提前15天左右，并减少二次成巷退掘进机、拆设备的工序，有效降低工人劳动强度；使工作面切
眼能够一次成型，免受二次动压影响，减少巷道补锚索、锚杆等维修费用，提高了巷道支护质量。

2、通过采用高预应力强力锚杆支护系统，巷道变形小，支护效果好，经济效益显著。

3、通过采用离层仪和顶板压力表实时对顶板进行监测，避免了巷道大面积冒顶，确保人员安全。

五、应用效果及推广前景。

通过对我矿18504工作面切眼围岩变形特征的研究，采用一次成巷和高预应力强力锚杆支护系统，切眼变形小，支护效果良好，经济社会效益显著。

对于西山地区及其它相同问题的矿井具有很强的借鉴意义。