大傾角復合頂板巷道快速掘進在香山礦的研究與應用

摘要：巷道掘進是一個綜合的施工工藝，它不僅取決于掘進設備先進程度，而且與各生產工序組織緊密相關。巷道的掘進速度直接影響了煤礦的開采速度，因此提高巷道快速掘進具有重大意義。本文以平煤股份香山礦戊9-0-22160機巷的掘進及支護為背景，針對原有掘進工作面掘進施工技術工效低，進尺少，總體費用高的嚴峻現

狀，開展快速高效施工研究。

關鍵詞：復合頂板 快速掘進 研究應用

1 工程概況

香山礦處于平頂山礦區井田邊界，煤層地質條件較復雜，賦存條件變化大，煤層傾角在-400m標高以上均大于35度，局部煤層傾角達45度以上。而且煤層地質構造變化快。大傾角回采巷道的機械化快速掘進目前在相類條件下還未創出較高水平，一般單頭單進都在220m以內。

戊9-0-22160機巷凈寬4600mm，下幫凈高2700mm，巷道沿戊10頂板施工，戊9-0煤層在-450m以下水平開始出現分層，戊9煤厚0.7～0.8m左右，戊10煤層厚度在2.2m左右，煤層間距4.5～5m，巷道頂板條件較差，巖性為泥巖、炭質泥巖。原類同巷道采用錨網索聯合支護方式。錨桿直徑22mm，錨桿長度為2200mm，間排距700mm×700mm，錨索直徑17.8mm，錨索長度為6000mm，鉆孔直徑均為28mm，錨索呈五花型布置，間距1600×2100mm，巷道支護形式為錨網索聯合支護方式，巷道掘進方式為綜合機械化掘進。

2 影響巷道快速掘進的因素

煤礦巷道的掘進生產是一項綜合性施工工藝，其掘進速率受到多重因素的綜合影響，如工程地質條件、裝備先進程度、技術水平高低及施工工序的緊湊程度等，因此科學有效的生產組織管理可顯著提升巷道掘進速度。

3 優化施工設計施工管理和施工工藝

3.1 支護設計參數優化 我們與高校合作，通過現場巖石采樣，對戊9-0-22160機巷頂底板巖石的物理力學參數進行嚴格試驗，真實的反映了巖石的力學特性，然后采用數值模擬計算，同時結合工程類比的方法進行設計，通過對兩種方法進行取長補短，在一定程度上提高支護的可靠性。

我們設計制定了四種支護方案，從圍巖應力、位移、圍巖塑性范圍、錨桿和錨索受力等方面對4種方案進行數值模擬計算，分析了在不同錨桿間排距支護方式下圍巖的穩定性，進而在一定程度上選擇合理的支護方案。并通過現場實驗，結合現場的實際情況，對錨桿的布置，以及使用鋼帶的規格等進行綜合考慮，最終確定了錨桿間排距900mm、錨索間排距2000×1800mm的錨、網、索加W鋼帶的聯合支護方式。

3.2 施工工藝和管理的分析與優化 通過現場寫實，針對現場割煤、支護等工藝流程中出現的無效時間多，準備時間長，操作時間短等現象，我們利用工業工程現場分析和改善原理，對現場的不同的施工程序進行五五法分析和設疑法分析，對現場的施工工藝進行改善，以提高掘進效率。

3.2.1 提出了5個掘進平行式作業管理。①頂板和兩幫支護平行作業。②錨索和后路兩幫下部錨桿平行作業。③后路準備與掘進機割煤平行作業。④支護和延設皮帶平行作業。⑤掘進機維修和支護平行作業。

3.2.2 現場施工工藝和管理改進方法。①加強管理人員和施工作業人員的技術培訓，提高作業技術素質，保證施工質量。②在現有條件允許的范圍內，盡量延長平行作業時間，嚴格按照5個平行式作業施工。③充分發揮綜掘機效能，細化綜掘機切割順序和檢查、維修時間。④積極引進新裝備、新技術，提高掘進效率。⑤實行定崗、定位工作制，使任務到人，責任到人。⑥通過對施工隊進行綜合組織，在一個施工隊內，組織掘進、支護、運輸、機電等人員，進而對施工進行統一指揮，一旦施工受到事故的影響和制約，可以進行統一調度，進而在一定程度上縮短事故影響時間。⑦加強出勤管理，在快速掘進作業時，人力在快速掘進中是第一位的，掘進效率的提高在很大程度上還要靠人員的作業效率，因此，在對快速掘進中的出勤管理環節上必須做好工作。

4 圍巖變形觀測

在巷道施工完畢之后，通過采用巷道錨網索進行支護控制的巷道頂板及兩幫，具有較好的完整性，雖然巷道圍巖在一定程度上出現較大的變形，但是，頂板并沒有出現明顯的離層，在頂板表面并沒有出現大的裂隙等現象。巷道兩幫煤體出現整體移動，巷道兩幫表面因巷道掘進而形成的裂隙發育不明顯，錨桿和錨索受力均在合理的范圍之內。

5 總結

實現快速掘進需要根據工程實際情況，合理制定設計和施工方案，加強對掘進工作面的現場管理，加強機械化強度，同時也要進行相應的培訓和學習，制定合理的考核管理和激勵機制，從而提高工作效率。

快速掘進方案實施后，施工速度由原來的230m/月提高到420m/月。對于整條巷道來說，巷道全長1365m，原計劃工期為6個月，按照快速掘進施工設計施工后工期僅3.25個月，提前2.75個月形成工作面。按每月產量為5萬噸，煤炭價格為500元/噸，這樣可提前見到效益2500萬元/月，再加上改進后支護方案相對以前方案所節省的材料費用，經濟效益相當可觀。

參考文獻：

[1]白景峰.淺談在煤巷掘進中的快速綜掘技術[J].錨桿支護，2007（02）.

[2]張吉春.煤礦開采技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2007：173-175.

[3]張林杰.淺談在煤巷掘進中的快速綜掘技術[J].裝備制造，2009（04）.