麻勇

摘 要：根據(jù)塔拉壕煤礦3202工作面輔助運(yùn)輸順槽工程概況，介紹了遙控操作掘錨機(jī)在大斷面的順槽中，通過選擇適宜的支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的工藝流程，以供類似礦井借鑒。

關(guān)鍵詞：大斷面；順槽；快速掘進(jìn)；支護(hù)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.08.098

1 工程概況

塔拉壕煤礦3202工作面位于塔拉壕井田中東部，為塔拉壕煤礦3-1煤層首采工作面。3202工作面輔助運(yùn)輸順槽位于3煤東翼輔運(yùn)巷南側(cè)，3202工作面輔助運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)長度為4920m，巷道沿煤層底板掘進(jìn)，直接頂主要為砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，局部為細(xì)砂巖，個(gè)別鉆孔為中砂巖，厚度2.34～17.46m，平均厚度為9.61m；老頂為粉砂巖或細(xì)砂巖或中砂巖砂巖，平均厚度為6.8m；直接底為砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，平均厚度為4.8m；老底為砂巖和砂質(zhì)泥巖，平均厚度為7.2m。井田內(nèi)各煤層自然瓦斯CH4在0～6.24%之間，CO2在1.04%～31.64%之間。煤塵爆炸指數(shù)在30%～40%，試驗(yàn)結(jié)果：火焰長度大于400mm時(shí)，抑止煤塵爆炸最低巖粉量為55%～80%，煤塵有爆炸性。自燃傾向性等級為Ⅱ～Ⅰ級，為自燃～容易自燃。發(fā)火期一般為40～60天。

2 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)及支護(hù)參數(shù)校驗(yàn)

2.1 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)巷道形狀為矩形，凈寬度5000mm，凈高度3300mm，凈斷面積16.50m。經(jīng)過地質(zhì)資料分析，根據(jù)以往支護(hù)經(jīng)驗(yàn)和巷道用途，初步確定3202工作面輔助運(yùn)輸巷頂板采用Φ20mm×2500mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿配合150×150×10預(yù)緊力托盤+錨索+100×100Φ6型焊接金屬網(wǎng)”的方式進(jìn)行支護(hù)，左幫采用“玻璃鋼錨桿+塑料托盤+土工格柵網(wǎng)”的方式進(jìn)行支護(hù)，右?guī)筒捎谩唉?0mm×2100mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿+40×40土工格柵網(wǎng)”的方式進(jìn)行支護(hù)。

2.2 支護(hù)參數(shù)校驗(yàn)

（1）按懸吊理論計(jì)算錨桿參數(shù)：

L=L1+Kh+L2=1900（mm）

式中：L—錨桿長度；L1—錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，一般取500mm；h—冒落拱高，mm；L2—錨桿在巷道中的外露長度，一般取100mm；k—安全系數(shù)，一般取2；h=R/2f，R—巷道寬度，取5200mm；f—巖石堅(jiān)固性系數(shù)，砂巖取4。

（2）錨桿間距、排距計(jì)算，通常間排距相等，取a=pkhr=1.25m

式中：a—錨桿間排距，mm；P—圍巖荷載，50kN/m；h—冒落拱高度，取650mm；r—圍巖容重，取25.48kN/m；K—安全系數(shù)，一般取K=2。

經(jīng)過上述理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，頂板選用Φ20mm×2500mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距取900mm×1000mm，巷道中心兩側(cè)錨桿間排距700mm×1000mm，頂板兩側(cè)錨桿距離巷幫各450mm，符合安全施工要求。

（3）錨索長度計(jì)算：

L2=KH+L1+L2=2.601（m）

式中：L2—錨索長度，m；H—冒落高度，取0.65m；K—安全系數(shù)，取K=2；L1—錨入巖層的深度，取1.0m；L2—錨索外露長度，取0.3m。

（4）懸吊理論校核錨索間距：

根據(jù)設(shè)計(jì)錨索規(guī)格為Φ17.8mm×5300mm，錨索間排距為2000mm×2500mm。為防止巷道頂板巖層有整體垮落現(xiàn)象發(fā)生，將組合梁整體懸吊于堅(jiān)硬巖層中，校核錨索間距，冒落方式按最嚴(yán)重的冒落高度進(jìn)行考慮。可用下式計(jì)算錨索間距：L=nF2/[BHγ-（2F1sinθ）/L1]，式中：L—錨索間距，m；H—巷道冒落高度，取2.5m；L1—錨桿排距，1.0m；B—巷道最大冒落寬度，5.2m；γ—巖體容重，25kN/m3；F1—錨桿錨固力，50kN；θ—錨桿與巷道頂板的夾角，90°；F2—錨索極限承載力，取320kN；n—錨索每排根數(shù)，取2；

經(jīng)過計(jì)算，錨索間距小于2.84m，所選錨索參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)要求選用Φ17.8mm鋼絞線、長度5300mm的鋼絞線，錨索間排距取2000mm×2500mm，支護(hù)時(shí)錨索取締隔排錨桿眼位。排列方式為頂部矩形，呈“2-2-2”，符合安全施工要求。

2.3 支護(hù)參數(shù)的確定

3202工作面輔助運(yùn)輸順槽巷道掘進(jìn)支護(hù)材料頂部采用Φ20mm×2500mm無縱筋螺紋鋼錨桿配合錨索、金屬網(wǎng)進(jìn)行永久支護(hù)。錨桿間排距為900mm×1000mm，巷道中心兩側(cè)錨桿間排距700mm×1000mm，頂板兩側(cè)錨桿距離巷幫各450mm，每排6套。錨索為Φ17.8×5300mm，每孔3根2360型樹脂錨固劑。錨索間距為2500mm×2000mm，支護(hù)時(shí)錨索取締隔排錨桿眼位，每排2套。左幫部采用Φ20×2100mm玻璃鋼錨桿配合土工格柵網(wǎng)進(jìn)行永久支護(hù)，錨桿間排距為900mm×1000mm，（左側(cè)第一根錨桿距離頂板300mm），每排2套。右?guī)筒坎捎忙?0mm×2100mm無縱筋螺紋鋼錨桿配合土工格柵網(wǎng)進(jìn)行永久支護(hù)，每排2套。其中頂錨桿采用兩支錨固劑錨固，幫錨桿采用1根錨固劑。頂部錨桿眼：掘錨機(jī)頂部鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆頭為Φ28mm合金鉆頭，鉆桿B19mm，長度1.2、1.3m兩種。幫部錨桿眼：掘錨機(jī)幫鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆桿B19mm，長度1.0m-1.2m、鉆頭為Φ28mm合金鉆頭，頂鉆孔深度2450，幫鉆孔深度2050。網(wǎng)片之間搭接100mm，搭接處用每200mm用16#鉛絲交替綁扎。

3 施工方法及掘進(jìn)施工工藝

3.1 施工方法

（1）采用山特維克—MB670型掘錨機(jī)一次成巷的施工方法進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)工作面的破煤、落煤、裝煤、運(yùn)煤及巷道的支護(hù)等均由掘錨機(jī)和配套設(shè)備來完成。掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)度為1.0m，巷道沿煤層底板進(jìn)行掘進(jìn)。

（2）掘進(jìn)期間，需及時(shí)跟進(jìn)運(yùn)輸設(shè)備以保證正常運(yùn)輸，跟進(jìn)方法如下：

膠帶機(jī)機(jī)尾前移跟進(jìn)方法：膠帶機(jī)機(jī)尾剛性架跑道共24m（不包括剛性架上工具箱），當(dāng)連運(yùn)一號(hào)車不能繼續(xù)前移運(yùn)煤時(shí)，操作連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)使連運(yùn)一號(hào)車挨住剛性架機(jī)尾后（后退時(shí)聯(lián)系膠帶機(jī)司機(jī)同時(shí)緩慢張緊膠帶），用鏈條鏈接剛性架機(jī)尾和連運(yùn)一號(hào)車，檢查鏈接牢固后，司機(jī)操作連運(yùn)一號(hào)車向前行走，從而拉動(dòng)剛性架機(jī)尾向前移動(dòng)（膠帶機(jī)司機(jī)同時(shí)松膠帶機(jī)），待連運(yùn)一號(hào)車行走至與掘錨機(jī)距離達(dá)到約1m時(shí)停止移動(dòng)，并解除與剛性架鏈接鏈條。

（3）掘進(jìn)過程中，無線遙控操作山特維克—MB670型掘錨機(jī)，用錨掘機(jī)自身四臂錨桿鉆機(jī)來完成支護(hù)，設(shè)備前進(jìn)只可以手動(dòng)遙控操作，支護(hù)時(shí)可以用手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作方式。

3.2 掘進(jìn)施工工藝

（1）掘錨機(jī)截割方式。

3202工作面輔助運(yùn)輸順槽高為3.6m，嚴(yán)格按照地測站標(biāo)定的偏中線施工，偏中線距右側(cè)側(cè)0.45m，距左側(cè)幫4.75m，掘進(jìn)順槽時(shí)正常掘進(jìn)循環(huán)為1.0m。

掘錨機(jī)司機(jī)在激光導(dǎo)向儀的指引下，確定掘錨機(jī)停放的位置，按巷道尺寸每一刀一個(gè)循環(huán)進(jìn)度進(jìn)行掘進(jìn)，在割煤的同時(shí)進(jìn)行錨索錨桿的支護(hù)，等待支護(hù)完成后，掘錨機(jī)向前行走1米繼續(xù)割煤進(jìn)行下一循環(huán)，掘進(jìn)10m后延長風(fēng)筒。

（2）掘錨機(jī)掘進(jìn)過程中首先將截割頭調(diào)整到巷道頂板上面，切割掉上一刀預(yù)留的200mm左右的圓弧段煤皮；然后將截割頭向前進(jìn)入煤體1000mm，由上向下切入煤體，當(dāng)截割頭切到巷道底板時(shí)，掘錨機(jī)截割部往后退1000mm左右，拉底使巷道底盡量平整。

（3）裝載與運(yùn)輸。

掘錨機(jī)上裝有收集頭機(jī)構(gòu)和中部輸送機(jī)，掘錨機(jī)截割時(shí)，煤落入收集頭機(jī)構(gòu)，裝在收集頭上的星形輪裝載機(jī)構(gòu)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將煤裝入中部輸送機(jī)，中部輸送機(jī)便將煤轉(zhuǎn)運(yùn)到等候在掘錨機(jī)后的連運(yùn)車內(nèi)。巷道掘進(jìn)使用連運(yùn)車將煤運(yùn)到身后的膠帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行運(yùn)煤，進(jìn)入主運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)出。

4 結(jié)束語

經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)證明，山特維克—MB670型掘錨機(jī)能夠適應(yīng)我礦的地質(zhì)條件，采用的支護(hù)方式能有效地控制圍巖，具有成本低、支護(hù)質(zhì)量高、支護(hù)效果好、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，可供類似礦井借鑒。

參考文獻(xiàn)

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