劉本沖（安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán)（公司）蘆嶺煤礦，安徽　宿州　234113）

大斷面巷道綜掘快速成巷技術(shù)研究

劉本沖
（安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán)（公司）蘆嶺煤礦，安徽宿州234113）

提高煤礦綜掘成巷速度是煤礦一直研究的難題。通過(guò)分析現(xiàn)階段巷道綜掘速度較低的原因，結(jié)合煤礦的自身特點(diǎn)，提出了加快巷道綜掘成巷的手段，例如完善綜掘設(shè)備系統(tǒng)的搭配、巷道開(kāi)挖方式的改善、巷道斷面形式的改進(jìn)、錨桿參數(shù)優(yōu)化、支護(hù)工序的優(yōu)化及錨桿安裝工藝等，均可有效提高巷道綜掘速度，對(duì)煤礦企業(yè)提高巷道施工速度提供一定的指導(dǎo)。

大斷面巷道；快速成巷；綜掘；巷道支護(hù)

0　引言

現(xiàn)階段，限制煤礦行業(yè)發(fā)展的因素有很多，在各個(gè)環(huán)節(jié)均存在制約煤炭穩(wěn)定增長(zhǎng)的問(wèn)題。在煤礦開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)，煤礦開(kāi)采的速度與質(zhì)量直接影響煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。在巷道開(kāi)挖的過(guò)程中，煤礦瓦斯及掌子面不穩(wěn)定等，都會(huì)影響到巷道的掘進(jìn)速度。工作者為了提高掘進(jìn)速度，會(huì)采取加大巷道排風(fēng)量、加強(qiáng)巷道支護(hù)強(qiáng)度等方式，但是這種分散式的處理辦法不能從根本上解決巷道綜掘速度滯后的問(wèn)題。因此，這就要求巷道綜掘工作者總結(jié)出一整套完善的解決方案，改善巷道掘進(jìn)支護(hù)水平，提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益。

1　工程概況

某煤礦巷道直接頂板為泥質(zhì)砂巖，厚度2.5m、老頂為灰?guī)r，厚度5.9m，直接底為石灰?guī)r，厚度為6.5m、老底為泥巖，厚度為9.5m。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，直接頂?shù)膯屋S抗壓強(qiáng)度為13.5MPa，直接底的單軸抗壓強(qiáng)度為20.3MPa。巷道高度5.3m，寬度為3.2m，為直墻直板形巷道，支護(hù)方式采取錨網(wǎng)噴。煤層走向8度，含有夾泥現(xiàn)象，含水率較低。

支護(hù)錨桿參數(shù)為高強(qiáng)度鋼螺紋錨桿，頂板錨桿長(zhǎng)度為2.5m，間排距為1.0mx1.0m，在頂板的兩邊，錨桿與豎直方向呈45度角向上。直墻錨桿長(zhǎng)度3.0m，材料為高強(qiáng)度鋼螺紋錨桿，間排距為1.5mx1.5m，在直墻腳處的錨桿方向與水平方向呈30度斜向下。金屬網(wǎng)格參數(shù)為100mmx100mm，初噴混凝土強(qiáng)度采用C30混凝土。

2　巖巷高效掘進(jìn)方式

要提高掘進(jìn)技術(shù)水平，應(yīng)通過(guò)研究新型機(jī)械化作業(yè)線配套方案，尤其是鉆掘工藝、快速裝巖、排研運(yùn)輸作業(yè)線，縮短排研時(shí)間及增加工作面平行作業(yè)時(shí)間，從而大大縮短單循環(huán)時(shí)間，提高掘進(jìn)速度。另外，需要從爆破參數(shù)、支護(hù)參數(shù)、勞動(dòng)組織等方面進(jìn)行深人研究和改進(jìn)，將中深孔光面爆破理論、支護(hù)理論以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等先進(jìn)技術(shù)理論更好地應(yīng)用到掘進(jìn)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)全斷面中深孔一次爆破，并在保證支護(hù)強(qiáng)度的前提下，縮短支護(hù)時(shí)間，提高支護(hù)速度。

3　綜掘技術(shù)的改善

（1）綜掘設(shè)備系統(tǒng)的搭配。根據(jù)該煤礦已經(jīng)施工完成的302#巷道經(jīng)驗(yàn)，本巷道仍然沿用EBZ-200H型巷道掘進(jìn)機(jī)。該掘進(jìn)機(jī)配有液壓傳動(dòng)器，且支持電腦精確操控鉆頭的位置，對(duì)于巷道圓角的成型具有十分有利的幫助。傳統(tǒng)的掘進(jìn)機(jī)械的排矸石的途徑是通過(guò)耙斗機(jī)和運(yùn)輸車進(jìn)行合作，通過(guò)耙斗機(jī)將零碎的礦石運(yùn)到運(yùn)輸車上，運(yùn)輸車再通過(guò)傳送帶將矸石送出。這種方式運(yùn)輸速度較慢，通過(guò)改進(jìn)后，在掘進(jìn)系統(tǒng)上，搭建了獨(dú)立排矸系統(tǒng)，這樣一來(lái)，掘進(jìn)工作與排輸矸石作業(yè)可以同時(shí)進(jìn)行。

（2）巷道開(kāi)挖方式的改善。開(kāi)挖機(jī)械的靈活度及可操作能力直接影響到巷道的掘進(jìn)速度。例如以此切割深度較深，容易對(duì)機(jī)械造成磨損，對(duì)機(jī)器的壽命造成損害。但如果一次掘進(jìn)深度過(guò)淺，會(huì)降低總的掘進(jìn)速度。在本巷道實(shí)驗(yàn)中，分別對(duì)一次切割深度140mm、200mm、300mm及400mm進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)切割深度為200mm時(shí)用時(shí)最短，且機(jī)器磨損的情況也最低。

（3）巷道斷面形式的改進(jìn)。原巷道斷面形式為矩形斷面，眾所周知，矩形斷面的直角綜掘機(jī)很難處理，并且直角容易形成應(yīng)力集中。為了降低掘進(jìn)難度，增加掘進(jìn)速度，將矩形斷面改善為馬蹄形斷面。圓拱的弧度可以根據(jù)煤層及巖層的走向進(jìn)行確定。馬蹄形斷面無(wú)論是在開(kāi)挖速度上還是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上，均比矩形斷面巷道要好很多。

4　支護(hù)參數(shù)的改善

（1）錨桿參數(shù)優(yōu)化。原錨桿支護(hù)參數(shù)為：頂板間排距為1.0mx1.0m，直墻錨桿間排距1.5mx1.5m，通過(guò)大型有限差分法數(shù)值模擬軟件—FLAC3D對(duì)原支護(hù)方式下的巷道變形進(jìn)行了分析，研究結(jié)果表明巷道頂板下沉位移極小，巷道兩幫收斂位移也較小。通過(guò)將頂板錨桿的間排距調(diào)整為1.5mx1.5m，直墻錨桿的間排距調(diào)整為為2.0mx2.0m。在這種支護(hù)參數(shù)下，數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)巷道的變形仍然滿足安全要求。

（2）支護(hù)工序的優(yōu)化。結(jié)合國(guó)內(nèi)先進(jìn)的巷道支護(hù)理論—錨索滯后支護(hù)理論，將原來(lái)的錨索與掌子面的推進(jìn)同時(shí)施工，改為掌子面向前推進(jìn)5m后，再打設(shè)兩幫錨索。待巷道頂板下沉位移不再增加時(shí)，大約距離掌子面十米時(shí)再施工頂板錨索。

（3）錨桿打設(shè)技術(shù)改進(jìn)。錨桿的施工速度直接影響著掌子面的推進(jìn)速度，因此必須提高錨桿施工速度。在錨桿鉆眼前，應(yīng)對(duì)巷道超挖、欠挖進(jìn)行檢查。及時(shí)清理容易掉落的巖石，保護(hù)施工人員安全。打眼過(guò)程中，應(yīng)準(zhǔn)確定位錨桿孔，確保誤差在可控范圍之內(nèi)。在安裝過(guò)程中，應(yīng)清理出錨桿空中的積水及巖石渣。注漿時(shí)，應(yīng)確保漿液充滿錨桿孔。特別的，在錨桿孔塞入樹脂凝固劑，利用機(jī)械將錨桿旋入錨桿孔中，直到錨桿達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

5　結(jié)論

總起來(lái)說(shuō)，大斷面巖巷綜掘快速成巷技術(shù)主要是以掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)、支護(hù)技術(shù)的突破以及施工工藝的革新為核心，優(yōu)化的勞動(dòng)組織和功效的合理利用為輔助的一種新型成巷技術(shù)。本文通過(guò)總結(jié)現(xiàn)階段巷道綜掘速度較低的現(xiàn)狀，通過(guò)幾個(gè)方面總結(jié)提出了提高巷道綜掘成巷的技術(shù)，分別從綜掘設(shè)備系統(tǒng)的搭配、巷道開(kāi)挖方式的改善、巷道斷面形式的改進(jìn)、錨桿參數(shù)優(yōu)化、支護(hù)工序的優(yōu)化及錨桿安裝工藝等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析與介紹，以上幾個(gè)措施均能有效提高巷道綜掘速度，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.120

劉本沖（1987-），男，安徽宿州人，本科，助理工程師，主要從事設(shè)計(jì)與技術(shù)管理工作。