長走向大斷面順槽連續快速掘進工藝研究

魯學斌

（大同煤礦集團云岡礦，山西 大同 037017）

長走向大斷面順槽連續快速掘進工藝研究

魯學斌

（大同煤礦集團云岡礦，山西 大同 037017）

文章介紹了機掘在走向長、斷面大的順槽中，通過選擇適宜的支護形式、支護參數、支護材料以及支護質量，實現快速掘進的工藝流程，提升了掘進效率。

長走向；大斷面；順槽；快速掘進

1 立項背景及地質概況

云岡礦機掘三隊所在的12#層408盤區2812巷是大采高工作面皮帶順槽巷,其走向長1 646.8m,采用S-300掘進機掘進,巷道掘井寬5.5m,掘井高3.5m,沿煤層見底留煤頂掘進。

本工作面煤層較穩定,厚度在5.35-6.46m之間,平均為5.9m;工作面中西部煤層的底部發育有厚度為0.11-0.36m厚的多層夾石。老頂呈灰色粉細砂巖互層,工作面東部的上覆發育有中粒砂巖,中、西部的上覆夾有11-1#煤,厚度為19.3m;直接頂為灰白色粗砂巖,該巷道開口處附近發育有一層厚度約為0.34 m的碳質泥巖,厚度為7.9 m;直接底為灰白色細砂巖,質地堅硬,厚度2.7m。

巷道四鄰關系：8812工作面掘進范圍地面位于后黑梁的低洼處,溝谷分布廣,中部較高,西部、東部較低,有三條公路沿南北向通過其上。井下北部為410軌;西部為410-1軌;南部為8814掘進工作面(已圈定);東部為新408軌等三條盤區巷。地面無建筑物,無影響。

地質構造：2812整體西高東低,煤層較穩定,預計本巷道掘進時將遇到3條落差在0.5-2.0 m之間的正斷層,受斷層的影響,頂板的完整性將遭到不同程度的破壞,因此一定要加強工作面頂板的管理以防發生漏頂。

綜上所述,巷道掘進將受多條斷層影響,見表1。因此,如何確定最適宜的支護強度,既可保證頂板安全,盡可能降低支護成本,又可提高掘進效率,成為擺在我們目前的突出問題,為此我們成立課題組,進行公關。

表1 斷層參數表

2 快速掘進工藝設計

快速掘進工藝設計的基本思路是根據不同區段,選擇適宜的支護形式、支護參數、支護材料,在高質量的支護措施下組織設計一套快速掘進工藝流程,達到提升掘進效率的目的。

2.1 選擇支護形式、確定支護參數

2.1.1 選擇支護形式

頂板支護選用螺紋鋼錨桿+鋼帶支護,其錨固力大,鋼帶面積大、強度高,且與頂板由點接觸變為面接觸,整體性強。對于下部煤層巷道尤其是全煤巷道,是一種適宜的、科學的支護形式。由于掘進區域頂煤層平均厚度為2.4 m,因此決定采用螺紋鋼錨桿+鋼帶+錨索支護的支護形式。錨索起到補強和懸吊的作用。

2.1.2 確定支護參數

1)錨桿支護參數的確定

根據圍巖條件,由于錨桿不能錨固在穩定基巖中,根據擠壓加固理論：

錨桿長度：L=N(1.1+B／10)錨桿間距：D≤0.5 L

式中：B-巷道或硐室跨度(2812巷寬度5.5m)；

N-圍巖穩定性影響系數(取1.0)。

則，L=N(1.1+)=1.0(1.1+5.5/10)=1.65m

因此,選用直徑16mm、長度1.7m的螺紋鋼錨桿,配合鋼帶使用,錨桿有效長度1.67m。

錨桿間距：D≤0.5 L;D≤0.5×1.67=0.835m。

確定頂板每根鋼帶使用5根錨桿,錨桿長1.7m,每根錨桿的錨固力7 t/根,錨桿間距0.8m,使錨桿在垂直巷道方向形成加固梁,根據施工經驗,錨桿排距確定為0.9m;頂層煤不完整時鋪菱形金屬網。

2)錨索支護參數的確定

為了加強錨固體的強度,防止煤巖頂板冒落,采用預應力錨索作加強支護,采用低松弛、高強度鋼絞線,直徑為17.8mm,該鋼絞線的最低破斷載荷為329.8 KN,應用懸吊理論進行參數計算：錨索長度：L=l1+l2+l3

L-錨索長度;

l1-錨索外露長度,取0.30m;

l2-巷道頂板潛在破壞范圍,取最大頂煤層厚度L2=1.5m;

l3-錨索伸入老頂層長度,取1.5 m。

計算得：L=0.3+4.0+1.5=5.8m。

從以上計算結果,選擇6 m的錨索,保證錨索錨固在老頂層穩定巖層中,可達到有效控制頂板的作用。

錨索排間距：根據施工經驗,錨索沿巷道中心線布置一排,間距2.0m,排距3.0m。

2.1.3 質量保證措施

1)采用鉆嘴19mm的MQT氣動錨桿鉆機，19 mm組合鉆桿，?25mm鉆頭,達到錨桿(索)孔徑、錨桿(索)直徑與樹脂直徑三徑匹配,保證錨桿角度和錨固效果。

2)使用氣扳機和加長扳手對錨桿施加140 N.m的預緊力,錨索施加120 KN的預緊力,起到主動支護作用,防止頂幫離層。

2.2 工藝流程的設計

工藝流程圖，見圖1。

圖1 工藝工序流程圖

3 實施情況

使用S-300掘進機在2812巷按照上述工藝工序流程進行快速掘進(切割煤),三個半月將8812工作面的皮帶運輸順槽順利掘成,月均進尺達到471 m,掘進效率顯著提高。

4 結論

1)運用工藝流程圖,將各班各施工工序有效地用圖示的辦法展示出來,避免了施工中亂扎堆的現象,提升了施工效率。

2)掘進中運用了風動錨頭、風動扳手、風動漲拉千斤、機載超前等,對有效提升機掘快速掘進也起到了有力的支撐。

3)在巷道口安裝了壓風機,解決了支護過程中風量不足的問題。

4)錨桿、錨索保證預緊力和錨固力,確保了支護效果。

〔責任編輯 石白云〕

Research on Long Large-section Gate Roadway Continuous Rapid Excavation Technology

LU Xue－bin
（Yungang CoalMine Company of Datong CoalMine Group，Datong Shanxi，037017）

This paper introduces in long large－section gate roadway，by choosing the proper form，parameter，material and quality of support，rapid excavation process can be realized and excavation efficiency can be improved.

long strike；large－section；gate roadway；rapid excavation

R742.1

A

2012－12－12

魯學斌（1963－），男，山西陽高人，碩士，研究方向：煤炭生產采掘工藝。

1674-0874（2013）03-0077-03