張彥宏

(大同煤礦集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司， 山西 大同 037103)

1 前言

巷道的掘進(jìn)速率決定著礦井的生產(chǎn)接續(xù)，隨著礦井開(kāi)采中地質(zhì)條件更加復(fù)雜，大斷面、高地壓、支護(hù)工藝、掘進(jìn)施工工藝等因素都制約巷道快速掘進(jìn)的速度，造成礦井的采掘銜接關(guān)系緊張[1-2]。為保證礦井的安全高效生產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)從礦井地質(zhì)條件分析、礦壓監(jiān)測(cè)、支護(hù)參數(shù)優(yōu)化和選取合理施工工藝等多方面進(jìn)行研究，尤其在厚煤層大斷面工作面，礦壓顯現(xiàn)規(guī)律更加復(fù)雜，巷道快速掘進(jìn)更需要采用合理的施工工藝和支護(hù)技術(shù)。本文以發(fā)東周窯煤業(yè)公司南膠帶巷為研究對(duì)象，采用合理的快速掘進(jìn)施工工藝和支護(hù)參數(shù)，保證了巷道的安全高效掘進(jìn)。

2 工作面概況

同煤集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)公司南膠帶巷布置在4#層南盤(pán)區(qū)中，水平標(biāo)高為900～946m。東部為實(shí)體，西部為南輔運(yùn)巷(與南膠帶巷相距42m)、南回風(fēng)巷(與南膠帶巷相距78m)，南部為實(shí)煤區(qū)。膠帶巷煤層厚度不穩(wěn)定，約2.7～8.2m，平均5.5m，巖性多為砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖、煌斑巖，次為黏土質(zhì)泥巖、泥巖。巷道掘進(jìn)斷面17.85m2，凈斷面16.56m2，屬于厚煤層大斷面巷道。南膠帶巷受頂板壓力較大，頂板出現(xiàn)下沉及斷錨桿、錨索現(xiàn)象，巷道掘進(jìn)期間應(yīng)加強(qiáng)頂板支護(hù)質(zhì)量，壓力顯現(xiàn)區(qū)域增設(shè)頂板離層儀及頂板、兩幫位移觀測(cè)點(diǎn)，制定頂板補(bǔ)強(qiáng)措施。

3 影響快速掘進(jìn)因素

(1)南膠帶巷掘進(jìn)后由于錨網(wǎng)索支護(hù)施工量大，造成掘進(jìn)與支護(hù)不協(xié)調(diào)，影響著巷道的掘進(jìn)速率。為了提高巷道掘進(jìn)效率，在保證安全生產(chǎn)的前提下，南膠帶巷頂板錨索可以滯后于掘進(jìn)機(jī)后方，實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，從而在一定程度上提高巷道支護(hù)速率[3]。巷道掘進(jìn)過(guò)程中，支護(hù)區(qū)域附近無(wú)斷層等地質(zhì)構(gòu)造，頂板條件好，可以適當(dāng)?shù)脑黾渝^桿、錨索間距，或在保證支護(hù)強(qiáng)度的條件下，減少使用樹(shù)脂錨固劑使用，從而減少其在支護(hù)中的凝固速度[4]。

(2)由于制度管理等問(wèn)題，在實(shí)際工作過(guò)程中，掘進(jìn)區(qū)隊(duì)各班組之間出現(xiàn)搭配不合理等現(xiàn)象，造成南膠帶巷在掘進(jìn)過(guò)程中浪費(fèi)了大量的時(shí)間。區(qū)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)制定完善的管理制度及崗位職責(zé)，使在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，各班組、工種之間能夠?qū)崿F(xiàn)快速銜接、轉(zhuǎn)換和平行交叉作業(yè)[5]。

(3)南膠帶巷屬于大斷面巷道，應(yīng)采用合理的掘進(jìn)施工工藝，若按一般巷道施工，不利用巷道成型，并且對(duì)巷道的支護(hù)也造成困難。當(dāng)巷道頂板破碎時(shí)，應(yīng)當(dāng)縮短循環(huán)進(jìn)尺，并優(yōu)化掘進(jìn)施工工藝，并提高支護(hù)強(qiáng)度，避免出現(xiàn)冒頂、片幫等事故影響巷道掘進(jìn)進(jìn)度。

4 快速掘進(jìn)施工工藝

4.1 施工工藝

由于南膠帶巷斷面大，綜掘機(jī)無(wú)法一次掘進(jìn)成巷，采取短掘短支的掘進(jìn)支護(hù)工藝，分層進(jìn)行掘進(jìn)支護(hù)。首先施工巷道上部，根據(jù)中腰線畫(huà)出上部巷道輪廓線，然后進(jìn)行截割掘進(jìn)，上部斷面高度控制在2.8m，掘進(jìn)后在臨時(shí)支護(hù)保護(hù)下及時(shí)進(jìn)行錨網(wǎng)索噴支護(hù)。上層施工完畢后，根據(jù)中腰線畫(huà)出下部巷道輪廓線，然后進(jìn)行截割掘進(jìn)，掘進(jìn)后在臨時(shí)支護(hù)保護(hù)下及時(shí)進(jìn)行錨網(wǎng)索噴支護(hù)[6]。

南膠帶巷掘進(jìn)選用EBZ200型懸臂式綜掘機(jī)，其具有截尺排列密集、單軸抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)巷道掘進(jìn)時(shí)圍巖的完整性，在頂板完整、頂板破碎和易片幫區(qū)域圍巖分別采用不同的掘進(jìn)施工工藝，施工工藝如圖1所示。

圖1 南膠帶巷掘進(jìn)施工工藝

由于南膠帶巷屬于半煤巖巷道，應(yīng)在煤巖結(jié)合處的煤層選擇進(jìn)刀，先截割煤，后截割巖石，即按先軟后硬的程序進(jìn)行。每向前割1m，進(jìn)行錨桿、網(wǎng)片永久支護(hù)，空頂距可以支護(hù)一排錨桿時(shí)，要支護(hù)一排錨桿，可以支護(hù)一排錨索時(shí)，要支護(hù)一排錨索，待支護(hù)完成后，才可再向前截割。

4.2 多工序交叉平行作業(yè)

南膠帶巷在掘進(jìn)過(guò)程中，采用平行交叉作業(yè)，可以在提高施工效率，減少施工成本。當(dāng)巷道在支護(hù)過(guò)程中，可以同時(shí)進(jìn)行設(shè)備檢查、維修等輔助工作，施工示意圖如圖2所示。

圖2 多工序平行施工示意圖

5 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

5.1 錨網(wǎng)索支護(hù)

南膠帶巷掘進(jìn)后，其頂板受上覆巖層的壓力較大，巷道頂板出現(xiàn)下沉且破碎嚴(yán)重，采用常用的900mm×900mm錨網(wǎng)索支護(hù)，出現(xiàn)錨桿、錨網(wǎng)被壓斷現(xiàn)象，達(dá)不到支護(hù)要求，因此，需要進(jìn)一步加大巷道支護(hù)密度，提高巷道承載能力，保證巷道穩(wěn)定性。根據(jù)頂板巖層的性質(zhì)，巷道采用800mm×800mm錨網(wǎng)索支護(hù)，其具體支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表1。

為了提高錨桿支護(hù)后所形成承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要在運(yùn)輸巷錨桿之間采用直徑14mm的圓鋼焊制的鋼筋梯子梁連接，進(jìn)一步提高支護(hù)的強(qiáng)度。

5.2 注漿加固圍巖

南膠帶巷雖然采用800mm×800mm錨網(wǎng)索支護(hù)后能在一定程度上提高巷道圍巖的承載能力，但是為了進(jìn)一步保證巷道的穩(wěn)定性，需要對(duì)巷道進(jìn)行注漿加固，增強(qiáng)圍巖的剛度和抗剪強(qiáng)度。采用注漿錨桿進(jìn)行加固施工，選用ZBQS-12/10型便攜式注漿泵，高水速凝材料，分別頂板和兩幫分別布置注漿鉆孔，注漿參數(shù)見(jiàn)表2。南膠帶巷注漿管與封孔如圖3所示。

表1 南膠帶巷支護(hù)參數(shù)

表2 南膠帶巷注漿加固施工參數(shù)

圖3 南膠帶巷注漿管與封孔圖

由于鉆孔參數(shù)將影響注漿的效果，為了保證注漿效果，根據(jù)巷道圍巖的性質(zhì)，采用鉆孔交錯(cuò)布置的方式注漿效果最優(yōu)，注漿后采用袋式封孔方式快速封孔，保證注漿液能夠深入到巖層裂隙，黏聚破碎圍巖裂隙，實(shí)現(xiàn)提高圍巖強(qiáng)度的目的。

6 支護(hù)效果檢驗(yàn)

南膠帶巷快速掘進(jìn)后，采用合理的支護(hù)措施后，巷道穩(wěn)定性明顯提高。在巷道“十字布點(diǎn)”監(jiān)測(cè)頂板和兩幫4個(gè)月圍巖變形量，驗(yàn)證支護(hù)效果。南膠帶巷圍巖變形量監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖4所示。

圖4 南膠帶巷頂幫圍巖變形量

由圖4可知，“十字布點(diǎn)”監(jiān)測(cè)南膠帶巷圍巖變形量，在觀測(cè)4個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，巷道頂幫累計(jì)圍巖變形量分別為28mm、35mm。由此可知，巷道采用錨網(wǎng)索和注漿加固聯(lián)合支護(hù)取得了良好的效果，有效減小了圍巖變形量，為巷道快速掘進(jìn)提高穩(wěn)定的條件。

7 結(jié)論

(1)以4#層南盤(pán)區(qū)南膠帶巷為研究對(duì)象，分析了影響巷道快速掘進(jìn)的因素主要有掘進(jìn)支護(hù)不協(xié)調(diào)、制度管理、巷道斷面大等，采用綜掘機(jī)在南膠帶

巷煤巖結(jié)合處的煤層選擇進(jìn)刀，先截割煤，后截割巖石。根據(jù)巷道圍巖完整性不同，設(shè)計(jì)了3種施工工藝。

(2)南膠帶巷快速掘進(jìn)后，為了提高巷道的穩(wěn)定性，采用800mm×800mm錨網(wǎng)索支護(hù)和注漿加固增強(qiáng)圍巖強(qiáng)度，根據(jù)巷道圍巖性質(zhì)，設(shè)計(jì)了支護(hù)參數(shù)。采用“十字布點(diǎn)”的方式監(jiān)測(cè)巷道的圍巖變形量，得到巷道頂幫累計(jì)圍巖變形量分別為28mm、35mm，支護(hù)效果明顯。