学文网摘要：针对临近采空区，倾斜大断面切眼掘进过程中，随着掘进不断进行，顶板应力出现不同程度的应力集中，极容易导致顶板不稳定，片帮冒顶等问题，需对大断面切眼采取良好的支护施工技术展开研究，确保倾斜综放大断面切眼安全高效进行设备安装以及工作面有序接替。
关键词：临空区；倾斜大断面；切眼支护
矿井能够实现多产增效，离不开开采掘进程中有序不稳的衔接。随着矿山机械化程度的不断提升，人工智能与矿井机械化的进一步融合，更加容易导致工作面接替不足的局面[1-2]。因而，为了有效提升采煤工作面接替率，同时顺利保障工作面前期准备、安装回采，这就要求切眼在掘进前期维护好支护技术管理[3-5]。尽管目前对于切眼掘进支护技术研究比较成熟，但是，对于倾斜综放大断面切眼支护技术需近一步完善，考虑到矿山井下特殊的作业空间，特开展倾斜煤层大断面切眼支护技术研究。
1工程概况
某矿8102工作面位于11采区，西临+1040mm南翼回风巷。8102工作面两顺槽呈近东西方向布置。北部与8103工作面之间仅保留8m煤柱。8102工作面倾斜长度150m，开采石炭系太原组2号煤层，煤层平均倾角25°，煤层平均厚度5.92m，采用综采放顶煤开采工艺，采高3.3m，放煤厚度2.62m，工作面无岩浆岩，目前未揭露陷落柱，无冲刷带。距2102皮带顺槽北帮留设8m小煤柱且与8103工作面相邻。两顺槽掘进过程中共揭露4条断层，揭露断层位置全部位于停采线以外，对煤层回采影响较小。5102回风顺槽与切眼交叉点位置东侧临近F8断层（落差为260~290m，倾角为60°~75°），断层两侧煤岩层垂直与斜向裂隙发育，岩石破碎，煤层容易垮落。
2切眼掘进过程中顶板支护技术
考虑到切眼存在大倾角、大断面且通过应力集中区域的特殊性。在施工过程中，为确保支护形式合理，通过对顶板潜在冒落范围进行分析计算，宜采用短锚索+金属网+钢带为基本支护，预应力锚索为补强加固措施的支护形式。短锚索旨在使其长度范围内的顶板形成“似整体结构”，长锚索旨在把冒落范围内的顶板悬吊在上部稳定的直接顶岩层上，防止其发生垮落。一次掘进时，切眼顶板采用铺网W型钢带，规格为250mm×4mm，长度为4800mm（7个眼，间距为800mm），短锚索、长锚索支护+组合锚索。菱形金属网护顶金属网采用8号铅丝（1000mm×6000mm），短锚索规格为Φ17.8mm×4300mm，每根锚杆采用3支K2360树脂锚固剂，间排距800mm×800mm，托板规格为150mm×150mm×10mm。长锚索采用直径17.8mm钢绞线，长度为7300mm，每根锚索采用3支K2360型树脂锚固剂，托板长度为5m的11号矿用工字钢，间排距为2100mm×1600mm，排列方式为3-3布置；在切眼下端头10m范围，锚索排列方式为3-3布置，间排距为2100mm×800mm。同时，在两顺槽工作面侧支设单体柱加强支护。二次掘进，切眼顶板采用铺网W型钢带，规格为250mm×4mm，长度为3500mm（5个眼孔，间距为800mm），短锚索、长锚索支护+组合锚索。菱形金属网护顶金属网采用8号铅丝（1000mm×6000mm），短锚索规格为Φ17.8mm×4300mm，每根短锚索采用3支K2360树脂锚固剂，间排距800mm×800mm，托板规格为150mm×150mm×10mm。锚索采用直径17.8mm钢绞线，长度为7300mm，每根锚索采用3支K2360型树脂锚固剂，托板采用长度为3.3m的两眼11号矿用工字钢梁，间排距为2100mm×1600mm，排列方式为2-2布置；三眼锚索钢梁，在切眼巷两端头位置三眼锚索钢梁布置排距为2100mm，锚索间距为1600mm。切眼在二次扩刷时，由于巷道掘进断面太大，故在巷道增设单体液压支柱配合л型钢梁支护。单体液压支柱为DW40-300/110X型，间排距为3600mm×1000mm，支柱距切眼中心线1800mm，单体液压支柱配合л型钢梁支护。如***1、***2所示。切眼二次扩刷掘至80~110m段出现压力显现，在巷道顶板原支护的基础上增加三眼组合锚索加强支护，锚索采用Φ17.8mm×7300mm钢绞线，“2-1-2”布置，间排距为1500mm×2400mm，组合锚索托盘规格为500mm×500mm×16mm。巷道顶板钢带变为JW钢带加强支护，钢带规格为5200mm×330mm×6mm，锚索采用Φ17.8mm×4300mm钢绞线，托板采用150mm×150mm×10mm。在单体液压支柱配合л型钢梁支护的同时还增加了木对柱作为信号柱补强支护。木柱选用不小于Φ20cm圆木柱，间排距3600mm×1000mm，木柱必须带柱帽，与顶板接实，用木楔背紧背牢，支设木柱时打设柱窝，柱窝打至坚硬底板，木柱长度根据现场巷道高度确定，保证满足“一柱一帽三楔”支设要求，双木柱必须迎山有力，迎山角为3°~3.5°。8102工作面切眼采用矩形断面，规格5.2m×3.5m，后扩为9.0m×3.5m，采用锚网索+钢带+组合锚索+单体液压支柱+木对柱联合支护。施工如***3、***4示。
3大倾角、大断面切眼下山掘进期间安全技术
由于切眼下山角度大，顶部短锚索一般很难与顶板垂直，为保证短锚索锚固顶板岩体深度满足设计需要，要求短锚索孔与顶板的夹角不小于75°。短锚索安装完毕，按设计要求施加足够的预紧力，并且严格执行锚固力检查制度，对达不到要求的短锚索必须及时补打，药卷使用符合设计要求，确保达到锚固长度。施工期间，可根据迎头顶板实际情况适当调整间排距。锚索布置按照设计要求要紧跟工作面，保证其支护的及时性、有效性。炮掘施工时，必须对工作面电缆，风筒，机具等设备做好防护，炮掘施工期间最大循环进尺不超过1.8m，过断层、顶板压力大或破碎时不超过1.0m，采用短掘短支，并适当缩小长锚索间排距。由于切眼施工坡度较大，为防止迎头掉碴滚落伤人，必须保证后路通畅，防止人员滑倒。迎头必须加强找掉工作，及时处理迎头的大渣块及帮网跟头，否则不得进行下一道工序；各跟班人员和班组长必须现场严格把关，采用手拉手交接班紧盯各施工工序，切实有效采取措施解决施工技术难题并防止顶、帮掉渣、片帮伤人。所有机械、工具（包括溜槽、大链、锚杆机等）固定牢固，防止下滑伤人。
4技术优化内容
1）由于8102工作面与8103工作面相邻，在切眼掘进至80~110m范围及8103工作面采空区附近出现压力显现，顶部采用短锚索+JW钢带+三眼组合锚索加强支护，同时，在应力集中区域安装顶板离层仪并提前使用木对柱作为信号柱及时监测顶板压力显现情况，随后增加单体液压支柱+π型钢梁配合支护。2）根据实际缩短炮眼深度，加大炮眼距离，减少炮眼数量，减少装药量，降低爆破时对顶板的震动，减小巷道实际高度与设计高度的误差，有效提高了掘进速度。
5结论
1）提高了切眼的支护效果，减少了复杂的安装工序，有利于支护安装。刚性支护与柔性支护相结合，能有效加固围岩，控制住围岩变形，抑制顶板离层下沉，保证切眼稳定，变形量小，为综放工作面支护安装提供足够空间。2）采用该方式进行施工，不仅缩短了施工工期，简化了施工工艺，而且从根本上降低了成本，材料费用比原设计节省了100000元，由于工期缩短人工费用比原设计减少了60000元，辅助费用比原设计减少了40000万元。施工质量及安全也得到了保证。该项技术研究值得推广使用。8102工作面切眼在一次掘进、二次扩刷及压力显现段采用上述支护方式后，保证了切眼安全通过了压力显现区域，为后续工作面安装做了充分的准备，确保工作面按期回采。
参考文献
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[2]吴国桥，李磊，王红胜，等.大倾角开切眼一次成巷支护与施工技术应用[J].能源技术与管理，2019，44（5）：10-12.
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作者：路昭 单位：晋能控股煤业集团北辛窑煤业有限公司
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