大中型煤礦巷道掘進及支護特點

翟龍

摘 要：煤巷掘進技術(shù)是煤礦開采中的重要環(huán)節(jié)，該文詳細分析了目前我國掘進技術(shù)、掘進設(shè)備的適用條件、作業(yè)方式、作業(yè)線配套設(shè)備及使用效果等特點，并闡述了錨桿支護系統(tǒng)的在大中型煤巷中的應(yīng)用有力的保障了施工人員的生命安全。

關(guān)鍵詞：煤巷掘進 特點 支護

中圖分類號：TD822 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0034-01

我國是煤炭資源大國，已探明煤炭儲量約1萬億t，占世界總儲量的11.6%。我國煤炭存儲地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層厚度差異很大，大部分煤礦生產(chǎn)在地下進行，因此，煤巖巷道的掘進和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，相應(yīng)的掘進設(shè)備與技術(shù)水平對煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效益與安全影響很大。

近幾年，我國改革了礦井設(shè)計，將開拓巷道和采準巷道布置在煤層中，取消了巖石集中巷布置方式，增加了煤巷在井巷工程中的比例。大力建設(shè)大中型高產(chǎn)高效煤礦的關(guān)鍵是采用高效機械化掘進與支護技術(shù)[1]，我國煤巷高效掘進方式主要有懸臂式掘進機與單體錨桿鉆機配套作業(yè)線、連續(xù)采煤機與錨桿鉆車配套作業(yè)線、掘錨機組掘錨一體化掘進作業(yè)線三種，而高強度組合錨桿系統(tǒng)能充分發(fā)揮煤巷高效掘進設(shè)備的優(yōu)勢。

1 煤巷掘進

1.1 煤巷綜合機械化掘進

煤巷綜合機械化掘進的設(shè)備包括懸臂式掘進機、轉(zhuǎn)載機、可伸縮帶式輸送機或刮板輸送機、單體錨桿鉆機、通風(fēng)除塵設(shè)備及供電系統(tǒng)等。

1960年初，我國開始研制和應(yīng)用30～50 kW的小功率懸臂式掘進機，80年代初，我國先后引進了國際先進的AM50型和S-100型兩種掘進機，具有設(shè)備功率小、重量輕等優(yōu)點，但破巖能力有限，可靠性和對地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差。因此，國內(nèi)科研人員結(jié)合我國地質(zhì)條件和生產(chǎn)工藝，在消化吸收引進機型的先進設(shè)備設(shè)計理念和制造工藝的基礎(chǔ)上，開發(fā)了20多種型號的掘進機。其中EBJ-120TP型掘進機采用液壓馬達直接驅(qū)動裝載機構(gòu)，整機機身矮、結(jié)構(gòu)緊湊、破巖能力、產(chǎn)能、穩(wěn)定性以及適應(yīng)能力都達到國際先進水平，同時，采用了無支重輪履帶行走機構(gòu)、履帶導(dǎo)向輪黃油缸張緊裝置、自動加油裝置，提高了履帶行走機構(gòu)和液壓系統(tǒng)的可靠性，整機采用了PLC電氣控制系統(tǒng)，完善了工礦檢測和故障診斷功能，提高了整體技術(shù)性能。EBJ-120TP型掘進機在煤巷掘進中實際日進尺可達16.5～22 m，但只能適用于單巷掘進，且采用的單體錨桿支護不能與掘進平行作業(yè)，這些因素使掘進速度的進一步提高受到影響。

1.2 連續(xù)采煤機掘進作業(yè)線

連續(xù)采煤機是一種集落煤、裝運及行走為一體的具有較大截割寬度的綜合機械化掘采設(shè)備。我國神東公司、萬利公司、魯能集團及伊東公司等各礦區(qū)自1979年先后引進連續(xù)采煤機及其成套設(shè)備用于大斷面煤巷的快速掘進和短壁開采，目前所使用的連續(xù)采煤機近60余臺。

連續(xù)采煤機適用于掘進進風(fēng)巷與回風(fēng)巷的雙巷或多巷平行掘進。在大斷面雙順槽掘進時，兩條順槽之間每隔50～60 m掘進一條聯(lián)絡(luò)巷，連續(xù)采煤機與錨桿鉆車利用聯(lián)絡(luò)巷實現(xiàn)交叉換位作業(yè)，使連續(xù)采煤機在進風(fēng)巷的掘進作業(yè)與錨桿鉆車在回風(fēng)巷的支護作業(yè)同時進行，當完成一個掘進及支護循環(huán)時，連續(xù)采煤機則與錨桿鉆車交換位置。

連續(xù)采煤機掘進作業(yè)線設(shè)備配置有間斷式運煤和連續(xù)式運煤兩種方式，前者的主要設(shè)備配置為連續(xù)采煤機、給料破碎機、膠輪運煤車、帶式輸送機、錨桿鉆車及膠輪鏟車，而連續(xù)運輸方式設(shè)備配置連續(xù)采煤機、連續(xù)運輸系統(tǒng)、帶式輸送機、錨桿鉆車及膠輪鏟車。

近年來，大中型煤礦普遍采用引進CM系列連續(xù)采煤機，該機型采用6～8臺多電機獨立工作的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，大大提高了設(shè)備利用率，維護方便。以寧煤羊場灣煤礦為例，該礦區(qū)使用連續(xù)采煤機掘進作業(yè)線后日進尺可達40 m，滿足了煤巷高效掘進的需要。

1.3 掘錨一體機掘進作業(yè)線

掘錨一體機掘進作業(yè)線配套設(shè)備包括掘錨機、橋式轉(zhuǎn)載機和帶式輸送機。掘錨機是在連續(xù)采煤機上安裝錨桿鉆機，結(jié)合了連續(xù)采煤機的落煤、裝載、運輸、行走與錨桿鉆機的打眼、安裝功能為一體，同時掘錨機具有連續(xù)采煤機的橫軸式截割滾筒、獨特截割和裝載設(shè)計性能，可適用于大斷面單順槽快速掘進及頂板及時支護。我國神府馮家塔大型煤礦于2006年引進了奧鋼聯(lián)ABM20型掘錨一體機，實現(xiàn)了掘進與打錨桿同時作業(yè)；同時，大功率裝載和輸送裝置相對于截割裝置能獨立運動，裝運效果良好；由微機控制截割頭掏槽和截割，利用液壓缸推力掏槽，履帶原地不動，底板不會被破壞。同時，優(yōu)化了電機工作負載及截割循環(huán)時間，截割循環(huán)及支護用時僅為30 min，而平均日進尺則達到了45.2 m。

2 組合錨桿支護系統(tǒng)

我國煤礦自1950年初開始在巖巷中使用錨桿支護，逐漸從低強度、高強度發(fā)展到高預(yù)應(yīng)力、強力錨桿支護。早期的機械錨固錨桿、端部錨固樹脂錨桿及鋼絲繩砂漿錨桿等錨桿支護強度與剛度較低，仍然是被動支護，僅能適應(yīng)較簡單的地質(zhì)條件。[2]近幾年來發(fā)展的高預(yù)應(yīng)力、高強度錨桿支護技術(shù)，重視提高錨桿的強度與支護系統(tǒng)的剛度，有效的解決了深部及復(fù)雜困難巷道的支護問題，大幅度減少了巷道圍巖變形與破壞，改善了巷道支護的安全狀況。實現(xiàn)了錨桿的主動、及時支護，充分發(fā)揮了錨桿的支護作用，顯著提高了巷道掘進速度與工效。

目前，我國各大中型煤礦采用錨桿支護系統(tǒng)的已達到60%以上，并取得了良好的支護效果。如潞安礦區(qū)自2006年以來在各大型煤礦綜采工作面順槽采用高預(yù)應(yīng)力、高強度組合錨桿支護后，順槽兩幫最大收斂量達到150 mm，頂板離層小于50 mm，有效的控制了順槽的變形與破壞，避免了二次支護和多次順槽維修。

高預(yù)應(yīng)力、高強度組合錨桿支護系統(tǒng)由強力錨桿及錨索、高強度W型鋼帶、低粘度高強度樹脂錨固劑及配套附件組成。強力錨桿桿體材料采用專用鋼材，直徑約為22 mm，并制作成左旋無縱筋螺紋鋼桿，強力錨索由若干根鋼絲捻制而成直徑大于20mm的鋼絞線，高強度W型鋼帶厚度約為4～5 mm，寬280 mm，并經(jīng)過多道軋輥連續(xù)進行冷彎、滾壓成形，配以用TD2301樹脂和100目以上細石粉作為基料制作而成的低粘度高強度樹脂錨固劑，以及高強度拱形錨索托盤、高強度、鍛壓成形錨桿托盤等，確保了錨桿、錨索等支護構(gòu)件的壓應(yīng)力有效傳遞。[3]

3 結(jié)語

大中型礦井中掘進量最大的巷道即是煤巷，采用高效機械化掘進與支護技術(shù)是建設(shè)高效綜采工作面的關(guān)鍵因素。特別是在大斷面順槽掘進時，高強度錨桿支護系統(tǒng)能有效發(fā)揮掘進設(shè)備的優(yōu)勢，推進了成巷速度，提高了成巷質(zhì)量。

參考文獻

[1] 王玉浚.中國煤炭開發(fā)戰(zhàn)略研究[M].太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

[2] 楊智英，楊小強，薄基巖淺埋煤層掘進中支護工藝探索[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2012（1）：51-53.

[3] 何滿潮，袁和生，靖洪文等，中國煤礦錨桿支護理論與實踐[M].北京：科學(xué)出版社，2004.endprint