柳小軍

（汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)，山西晉中 031302）

0 引言

巷道掘進(jìn)速率影響礦井整體的高效建設(shè)和可持續(xù)生產(chǎn)，但在厚煤層大采高工作面，受大斷面、掘進(jìn)工藝及支護(hù)措施的影響，往往造成礦井采掘關(guān)系緊張[1-4]。為了提高厚煤層大斷面巷道掘進(jìn)速率，不僅要對(duì)巷道掘進(jìn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，還應(yīng)采用合理的支護(hù)措施，提高巷道的穩(wěn)定性[5-6]。本文以6107運(yùn)輸巷為研究對(duì)象，通過(guò)分析影響快速掘進(jìn)的因素，采用安全高效的掘進(jìn)施工工藝及確定經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)參數(shù)，來(lái)保證巷道的安全快速掘進(jìn)。

1 工作面概況

6107運(yùn)輸巷位于6706軌道巷以北，六采運(yùn)輸下山以西。巷道位于+660 m水平，地面標(biāo)高+1 275.8～+1 285.2 m，工作面標(biāo)高+613.7～+638.6 m。巷道沿著7煤層掘進(jìn)，煤層平均厚度5.94 m，平均傾角3°。直接頂為3.0 m厚泥巖，基本頂為約3.5 m厚細(xì)粒砂巖；直接底為1.2 m厚粉砂巖，基本底為約4.8 m厚細(xì)粒砂巖。巷道斷面特征如表1所示。

表1 6107巷斷面特征

2 影響快速掘進(jìn)因素

（1）6107運(yùn)輸巷掘進(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升巷道支護(hù)速率。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)增加錨桿、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。

（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)，以便在實(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)。

（3）6107運(yùn)輸巷屬于大斷面巷道，應(yīng)采用合理的掘進(jìn)施工工藝，若按一般巷道施工，不利于巷道成型，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，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。

3 快速掘進(jìn)施工工藝

3.1 施工工藝

由于6107運(yùn)輸巷斷面大，綜掘機(jī)無(wú)法一次掘進(jìn)成巷，因此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(xiàn)畫(huà)出上部巷道輪廓線(xiàn)，然后進(jìn)行截割掘進(jìn)，上部斷面高度控制在2.8 m，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(xiàn)畫(huà)出下部巷道輪廓線(xiàn)，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)。

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，如圖1所示。

圖1 6107運(yùn)輸巷掘進(jìn)施工工藝

由于6107運(yùn)輸巷屬于半煤巖巷道，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1 m，進(jìn)行錨桿、網(wǎng)片永久支護(hù)，空頂距足以支護(hù)一排錨桿時(shí)支護(hù)一排錨桿，足以支護(hù)一排錨索時(shí)支護(hù)一排錨索，待支護(hù)完成后，方可再向前截割。

3.2 多工序交叉平行作業(yè)

6107運(yùn)輸巷在掘進(jìn)過(guò)程中，采用平行交叉作業(yè)，可以提高施工效率，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，如圖2所示。

圖2 多工序平行施示意圖

4 巷道支護(hù)技術(shù)

厚煤層大斷面巷道掘進(jìn)后，頂板兩側(cè)水平和垂直應(yīng)力集系數(shù)增大，在該區(qū)域易形成應(yīng)力集中區(qū)，導(dǎo)致巷道頂板兩側(cè)圍巖強(qiáng)度降低，出現(xiàn)變形破壞。隨著巷道頂板兩側(cè)應(yīng)力增大，兩幫受其影響同樣會(huì)發(fā)生變形破壞。若不及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，當(dāng)巷道掘進(jìn)揭露斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，受各種因素影響可能導(dǎo)致安全事故，影響礦井的安全生產(chǎn)。

4.1 錨網(wǎng)索支護(hù)

6107運(yùn)輸巷采用錨網(wǎng)索支護(hù)，提高巷道圍巖承載能力。根據(jù)巷道圍巖的性質(zhì)及完整性，分別確定了6107運(yùn)輸巷錨桿、錨網(wǎng)、錨索支護(hù)的參數(shù)，如表2所示。

表2 錨桿、錨索支護(hù)參數(shù)

金屬網(wǎng)全斷面掛網(wǎng)，網(wǎng)間搭接100 mm，用14#鐵絲聯(lián)網(wǎng)，間距為每隔一孔聯(lián)一扣。一般區(qū)域頂板和兩幫每排分別打6根錨桿，每3排打8根錨索。當(dāng)巷道掘進(jìn)至頂板破碎區(qū)域時(shí)，需要增加錨索數(shù)量，增加錨桿支護(hù)所形成承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，每排布置2根錨索，頂板每排打5根錨桿，兩幫每排打3根錨桿。

4.2 注漿加固

6107運(yùn)輸巷采用錨網(wǎng)索支護(hù)后，為進(jìn)一步提高支護(hù)強(qiáng)度和保證巷道圍巖的完整性，需要對(duì)巷道圍巖進(jìn)行注漿加固。

選用QB152型便攜式注漿泵，注漿液高水材料。注漿開(kāi)始后緩慢增加壓力，正常注漿壓力為0.5～1.0 MPa，終壓為2.0 MPa。當(dāng)巷道圍巖相對(duì)位移為28 mm時(shí)，可知圍巖1.4 m范圍內(nèi)已產(chǎn)生松動(dòng)裂隙，此時(shí)為注漿最佳時(shí)機(jī)，漿液有效擴(kuò)散范圍將達(dá)到2.2 m左右。6107運(yùn)輸巷注漿參數(shù)如表3所示。

表3 6107運(yùn)輸巷圍巖注漿參數(shù)

5 注漿效果檢驗(yàn)

6107運(yùn)輸巷采用錨網(wǎng)索支護(hù)和注漿加固后，需要對(duì)支護(hù)效果進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)在巷道設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)巷道圍巖變形量，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3所示。由圖可知，6107運(yùn)輸巷采用錨網(wǎng)索支護(hù)和注漿加固后，在觀(guān)測(cè)的4個(gè)月時(shí)間內(nèi)，巷道頂板和兩幫圍巖變形量總計(jì)分別為28 mm、35 mm。由此可知，錨網(wǎng)索支護(hù)和注漿加固可以有效減小巷道圍巖變形量，提高巷道整體穩(wěn)定性，為巷道的安全掘進(jìn)提供良好的條件。

圖3 6107運(yùn)輸巷圍巖變形量

6 結(jié)束語(yǔ)

（1）以6107運(yùn)輸巷為研究對(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)、制度管理不完善、巷道斷面大等。采用綜掘機(jī)在巷道煤巖結(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）采用錨網(wǎng)索支護(hù)和注漿加固來(lái)提高巷道圍巖強(qiáng)度，并設(shè)計(jì)了支護(hù)參數(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)巷道圍巖變形量來(lái)檢驗(yàn)支護(hù)效果。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，在觀(guān)測(cè)的4個(gè)月時(shí)間內(nèi)，巷道頂板和兩幫圍巖變形量總計(jì)分別為28 mm、35 mm。由此可知，支護(hù)取得了良好效果，有效減小了巷道圍巖變形量。