急傾斜突出煤層炮掘提高單進水平研究

周鴿++曾杰++張浩乙

摘 要：李子埡南二井屬煤與瓦斯突出礦井，開采煤層傾角達49°，為急傾斜煤層，長期以來，半煤巖巷實體巷道炮掘單進水平低下，一般在50～60m/月，對礦井采掘接替及隊伍部署影響較大，通過對巷道掘進支護工藝及支護方式、煤矸裝運設(shè)備及運輸方式等開展技術(shù)攻關(guān)，較大幅度縮短了循環(huán)作業(yè)時間，減少了施工環(huán)節(jié)，降低了職工勞動強度，掘進單進水平突破100m/月大關(guān)，緩解了礦井采掘接替緊張局面，為工作面災害治理贏得了更多的時間，同時也為礦井的可持續(xù)發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)，積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：急傾斜 突出 炮掘 單進。

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0023-02

李子埡南二井核定生產(chǎn)能力30萬噸/年，絕對瓦斯涌出量25.21m3/min、相對瓦斯涌出量36.52m3/t，屬煤與瓦斯突出礦井。礦井位于龍王洞背斜東翼，屬于單斜構(gòu)造、單一煤層，煤層厚度1.47m～3.60m，平均厚度2.38m，煤層傾角為43°～83°，平均49°。受煤層傾角、厚度、支護工藝、瓦斯治理、運輸方式等綜合因素影響，礦井半煤巖巷實體掘進只能采取炮掘的方式，同時，類似條件下無可借鑒的經(jīng)驗，單進水平、工效水平一直較低，對礦井的采掘接替及隊伍部署影響較大。為此，急傾斜突出煤層炮掘提高單進水平成為礦迫在眉睫的一大研究課題。

1 實施背景

南二井自2004年開工建設(shè)、2013年8月聯(lián)合試運轉(zhuǎn)以來，受煤層傾角、厚度、支護工藝、瓦斯治理、運輸方式等綜合因素影響，煤層傾角為43°～83°，平均49°，屬急傾斜煤層，煤層厚度1.47～3.60m，平均厚度2.38m，絕對瓦斯涌出量25.21m3/min、相對瓦斯涌出量36.52m3/t，屬煤與瓦斯突出礦井。由于目前治災手段單一暫無可靠的先進的治災方法，導致治災滯后，故礦井實體煤巷掘進只能采取炮掘配合裝煤機轉(zhuǎn)運煤矸的方式，加之采用的錨網(wǎng)索配合金屬架料支護方式，整個炮掘單進水平始終不高，自建礦以來，礦井炮掘單進水平最高為85m/月，平均單進水平為50～60m/月，對礦井的采掘接替及隊伍部署影響較大。為此，礦決定在3103運輸巷掘進工作面開展針對急傾斜松軟突出煤層炮掘提高單進水平的技術(shù)攻關(guān)。

1.1 3103運輸巷巷道斷面及支護方式

3103運輸巷煤層煤層結(jié)構(gòu)為0.30（0.12）0.85（0.08）0.80，直接頂為灰色砂質(zhì)泥巖，含生物化石碎屑及黃鐵礦結(jié)核，基本頂為含燧石結(jié)核石灰?guī)r，富含腕足類化石，煤層傾角44°～49°，巷道斷面設(shè)計為五邊形異形斷面，巷寬4.3m，巷道最大高度3.8m，掘進斷面積13.1m2。通過多年采取多種永久支護方式進行探索總結(jié)：頂板及高幫采用錨桿+金屬網(wǎng)+錨索支護，煤層段及矮幫采用11#礦工鋼架棚+笆折排柴支護，巷道臨時支護采用前探梁配合護板+單體液壓支護配合枕木支護的支護方式是最為行之有效的，但該巷道支護工藝及支護工序相當復雜，且耗費的勞動力、勞動時間及勞動強度均較大。

1.2 3103運輸巷原采用的掘進工藝

該巷道原采用爆破掘進，裝煤機轉(zhuǎn)運煤矸，后續(xù)運輸采用皮帶轉(zhuǎn)運至煤倉的方式，由于裝煤機使用時間較長，設(shè)備老化，連續(xù)運輸能力差，循環(huán)轉(zhuǎn)運煤矸時間過長，對循環(huán)進度的影響較大。

1.3 3103運輸巷掘進瓦斯治理

3103運輸巷范圍內(nèi)煤層瓦斯壓力為3.22～3.60MPa、瓦斯含量為14.39～19.8m3/t，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第四十三條中的規(guī)定：煤層瓦斯壓力P≥0.74MPa、瓦斯含量≥8m3/t為突出危險區(qū)，因此判定3103運輸巷掘進區(qū)域?qū)偻怀鑫ｋU區(qū)。因此，該巷道掘進必須嚴格執(zhí)行四位一體綜合防突措施，在實施底板穿層鉆孔預抽煤層瓦斯區(qū)防措施及區(qū)域驗證為突出危險工作面時，還需采取局防措施，及在掘進工作面實施連續(xù)預測，在掘進工作面磧頭施工3個Φ42mm深10m的預測孔，保留2m的突出預測超前距掘進。極大地影響了循環(huán)進度。

2 研究思路

根據(jù)上述分析，影響3103運輸巷炮掘單進水平的主要因素有煤層厚度、松散度、傾角、支護工藝、瓦斯治理、運輸方式等，考慮煤層厚度、傾角及瓦斯因素為礦井實際條件，沒法改變，因瓦斯壓力偏高、實體煤層沒法采用綜掘，為確保作業(yè)人員安全采取炮掘方式。為此，主要考慮在支護工藝或支護方式及運輸方式、運輸設(shè)備方面進行技術(shù)攻關(guān)，尋找突破口，提升單進水平。

3 實施方案

3.1 支護工藝及支護方式優(yōu)化

對于巷道永久支護方式按原有的方式能夠滿足支護要求，改進空間較小；對于巷道臨時支護方式，原有的方式為2根前探梁配合護板+單體液壓支護配合枕木，工序較復雜，職工勞動強度較大，同時，耗費的時間較長。為此，礦研究出了“一種新型自移式前探支架”，該自移式前探支架可隨掘進磧頭不斷前移，循環(huán)爆破后無需人工支護護板，采用整體自移的方式，極大的縮短的作業(yè)時間和勞動強度。

3.2 運輸設(shè)備及運輸方式優(yōu)化

由于原巷道使用的裝煤機設(shè)備老化，運行效率低，循環(huán)轉(zhuǎn)運煤矸時間長，結(jié)合礦自身情況，通過對綜掘機進行改裝，將截割頭取下，用于該巷道爆破后磧頭轉(zhuǎn)矸，實現(xiàn)煤矸連續(xù)轉(zhuǎn)運，大幅縮短了循環(huán)煤矸轉(zhuǎn)運時間。

4 實施效果

通過系統(tǒng)研究半煤巖巷炮掘各環(huán)節(jié)及工序，對支護工藝及運輸設(shè)備和運輸方式進行優(yōu)化，大幅縮短了工作面循環(huán)支護及煤矸轉(zhuǎn)運時間，提高了工效，炮掘單進水平目前提升至106m，且還具備進一步提升的空間。

5 結(jié)語

盡管目前國內(nèi)半煤巖巷幾乎都是采用綜合機械化掘進，但由于南二井特殊的煤層賦存情況及瓦斯災害情況，只能被迫采取爆破掘進，為此研究急傾斜突出煤層炮掘提升單進水平是很有必要的，對于南二井的采掘接替、隊伍部署及后期可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，通過項目實施，目前的炮掘單進水平已突破100m大關(guān)，相信，隨著后期技術(shù)攻關(guān)的不斷深入，炮掘單進水平將不斷刷新紀錄。

參考文獻

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