黃陵二號煤礦掘進巷道片幫控制技術(shù)研究

成強飛

摘要：文章對黃陵二號煤礦巷道臨時支護的發(fā)展情況進行了深入分析，對掘進巷到臨時支護的發(fā)展規(guī)律進行探究，現(xiàn)階段黃陵二號煤礦掘進工作面的超前支護演變主要分為三個階段。初級階段采用的是前探梁，之后在煤礦生產(chǎn)過程中要根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行機載臨時支護，再結(jié)合黃陵二號煤礦地質(zhì)條件，考慮到安全的各項因素，決定采用邁步式臨時支護裝置。這樣能減少了掘進工作面空頂支護現(xiàn)象，也使掘進工作面頂板事故的發(fā)生幾率有效降低了，對礦井裝備技術(shù)更新提供了新的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：黃陵二號煤礦；煤礦掘進；支護技術(shù)

引言

現(xiàn)階段，礦井開采規(guī)模不斷擴大，人們關(guān)注的重點是怎樣實現(xiàn)回采工作面的安全、快速掘進，這也是人們面對的重要問題。隨著工程量的增加和施工材料的不斷發(fā)展，施工方法變得更加先進。要想滿足現(xiàn)代化施工要求，就需要及滿足回采接續(xù)的要求。鑒于這種情況，需要借助可靠性比較高的施工設(shè)備和最好的支護材料，讓巷道掘進更加安全，這對適應(yīng)礦井生產(chǎn)的快速發(fā)展有很大的推動作用。

一、工程介紹

陜西黃陵二號煤礦有限公司位于陜西省延安市黃陵縣雙龍鎮(zhèn)，是陜煤集團總體規(guī)劃中重要礦井之一。黃陵二號煤礦礦井的總面積多達375.6平方千米，整個煤礦礦質(zhì)優(yōu)良，服務(wù)年限為80年，礦井始建于2004年5月，同時還配有年洗選能力為600萬噸的洗煤廠，運輸能力1700萬噸，運輸能力非常可靠。

陜西黃陵二號煤礦礦井，將綜合機械化長壁采煤方式完全應(yīng)用到施工中，采用最先進的PVC板作為支撐材料，既增強了礦井支撐材料的強度，也增加了煤礦整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

現(xiàn)階段黃陵，二號煤礦煤層相對穩(wěn)定，厚度在3-5.6米，呈現(xiàn)的規(guī)律較為明顯，而且二號中煤礦在盤區(qū)內(nèi)大部分都可以開采，屬于穩(wěn)定型煤層。而且二號煤礦屬于采用環(huán)保的撿煤方式及運煤方式，縮減了很多運煤的中間環(huán)節(jié)，減少了煤渣等廢物的產(chǎn)生。同時將運煤環(huán)節(jié)與采煤之間的聯(lián)系減少，避免污染危害到工作人員身體。而且零星的分布在煤礦中是很不穩(wěn)定，這些小塊的煤渣在風的作用下極易滾動，通過摩擦容易產(chǎn)生火災(zāi)。

二、施工工藝介紹

1.配套設(shè)備

303膠帶巷掘進工作面采用綜合機械化掘進，使用比較先進的160型綜掘機進行掘進，同時液壓邁步式超前臨時支護裝具、設(shè)備列車和1080膠帶機配合使用，極大的加快了施工速度。主要的掘進面設(shè)備是懸臂式掘進機1輛、乳化液泵2臺、綜掘超前支護裝置1套、可伸的采煤運煤一體化機器，這是煤礦產(chǎn)業(yè)比較現(xiàn)代化的施工機械，大中小煤礦企業(yè)都使用此機器進行煤炭開采。

2.施工方法

工作面采用綜掘機截割破煤，借助膠帶運輸機，將開采的煤炭運輸?shù)酱笙到y(tǒng)。每一次循環(huán)割煤結(jié)束之后將超前支護裝置前移，工作人員在支護裝置的保護下，借助風動工具進行頂、幫錨網(wǎng)索聯(lián)合支護，這樣的方式依次推進。

三、分析幫部成型控制技術(shù)和支護措施

1.幫部成型常見問題

303工作面膠帶巷開始的位置是24.9m處，在逐漸掘進的過程中煤渣數(shù)量會逐漸增多，最后逐漸趨于穩(wěn)定，煤渣等廢物的處理和運輸是采煤過程中很重要，但也是容易被忽略的環(huán)節(jié)。

2.幫部成型控制理論基礎(chǔ)

自穩(wěn)拱模型兩側(cè)臨邊是大量片幫部分，第一層是可能置落的巖體；第二層是自然置落拱；第三層是自然穩(wěn)定拱；第四層是極限置落拱。

結(jié)合巷道埋深、頂板巖性等各項因素，自穩(wěn)穩(wěn)形拱高度要維持在一定數(shù)值內(nèi)。這是經(jīng)過無數(shù)試驗后得到的結(jié)果。選擇長度為7.3m的錨索就能滿足具體要求，實際施工過程中303膠帶巷應(yīng)用的是φ21.8×7.3m防腐錨索，頂板錨網(wǎng)支護強度和實際需求相符合。

煤礦支護施工的基礎(chǔ)理論是拉壓力反應(yīng)效應(yīng)，支護系統(tǒng)在經(jīng)受外力時會產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變反應(yīng)，周圍支護使頂板就受到了約束，減少了承壓面積和反應(yīng)面積，提高了礦坑中支護的質(zhì)量。間接地減少了開采過程中的危險發(fā)生率，保證了煤礦工人的生命財產(chǎn)安全。

煤礦發(fā)生外力反應(yīng)時會形成一系列的切斷面，這是受到壓力時所產(chǎn)生的正常現(xiàn)象。從壓力反應(yīng)方面來說是有利的，能夠增強切面的承壓能力。逐漸變成為一個自由面狀態(tài)下的兩向應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致自身的強度有所降低，因此，片幫的發(fā)展過程是由外向里隨著時間和空間的推移，不斷形成的。

3.控制幫部成型的措施

1.對支護強度方面的優(yōu)化措施：優(yōu)化措施是對幫部支護加大了強度，減少了和周圍結(jié)構(gòu)的接觸，降低了所承受的壓力。

2.優(yōu)化施工工藝的具體措施：在實際落煤時要對兩側(cè)結(jié)構(gòu)進行尺寸預(yù)留，預(yù)留量大約為整體高度的十分之一，以此來減輕周圍煤體承受的壓力。預(yù)留量經(jīng)過頂板支護期間的變化并經(jīng)過壓力釋放保持平衡狀態(tài)，這是采煤系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，進行工作之前必須做好準備工作，與此同時做好支護工作，借助錨網(wǎng)對支護的約束能力，讓煤體保持平衡，這樣就使小片幫量有所減少。

3.在礦井實際割煤之前，先在工作面上打好卸壓孔，再施加一定大小的預(yù)應(yīng)力，以此平衡其所承受的壓力，在之后支護和割煤的過程中就能有效的減少煤體的變化量。

4.為了減小幫部變形量，做要好錨桿三次準備工作，經(jīng)過這三次準備工作，讓錨桿的預(yù)緊力矩達到300KN之上。

5.施工超前錨桿就是在上一輪工作循環(huán)結(jié)束之后，在其附近的區(qū)域進行施工樹脂錨桿支護，然后進行周圍結(jié)構(gòu)的搭接和維護。前面曾經(jīng)論述該區(qū)域的煤質(zhì)不均勻，在煤礦中上部1-2米范圍之內(nèi)分布著一層鏡煤集中帶，這一區(qū)域境煤含量高的是內(nèi)煤層，煤場內(nèi)生裂縫比較多，裂縫發(fā)育是是沿著近鉛垂方向，這樣就使煤層的垂向抗壓強度有所降低。

四、控制片幫煤的技術(shù)方式

303膠帶巷位于三盤區(qū)，工作面總體呈現(xiàn)為兩頭地勢高，中間洼，整體呈向斜結(jié)構(gòu)。這樣的向斜結(jié)構(gòu)環(huán)境中，頂板壓力比較大，頂板破碎片幫底鼓比較嚴重，再加上煤層自身的發(fā)育情況影響，掘進時片幫嚴重對員工的安全有很大威脅，同時也阻礙想巷道的成型與掘進速度。文章以下將針對這幾點控制片幫煤，具體如下：

1.小斷面進行掘進，在幫部、頂部預(yù)留出壓力釋放的空間，等到壓力全都釋放穩(wěn)定后，對周圍幫部進行二次修復(fù)和調(diào)整，同時還得完善傘巖與底腳，使頂部和兩邊結(jié)構(gòu)形成一個整體。

2.對掘進工藝進行優(yōu)化。先縮小掘進，循環(huán)進尺，讓修幫時煤壁裸露時間大大縮減，這樣達到快速掘進煤礦的目的。

3.對支護工藝進行優(yōu)化

借助新型的支護材料，對煤礦頂部、煤柱側(cè)幫部都應(yīng)用左旋無縱筋螺紋鋼冒桿，每排4根，對幫部采用高強度的支護；還要在片幫區(qū)域增加臨時幫錨桿，對片幫的煤壁進行合理的支護等。要多采取合理的措施對支護工藝進行優(yōu)化，有效的控制片幫煤，與此同時，煤礦作業(yè)工作人員要對回風巷經(jīng)常觀察。時刻留意上運巷及工作面頂板支護狀況以及煤壁情況，嚴格防止煤壁片幫、掉渣傷人的情況出現(xiàn)。

結(jié)束語

文章已上對黃陵二號煤礦掘進巷道片幫控制技術(shù)做了詳細的研究，首先介紹了二號煤礦工程的具體情況，介紹了相關(guān)的施工工藝和應(yīng)用的具體設(shè)備。分析了幫部成型控制技術(shù)和支護措施，詳細介紹了從開始施工到基坑支護的全過程，利用了很多現(xiàn)代技術(shù)在具體工程中。這些技術(shù)的運用對黃陵二號煤礦掘進巷道片幫有一定控制，能使運巷和成型情況有所改善，也讓整個工程的質(zhì)量有所提升。在相同的條件下，這些在黃隴煤田掘進工作面幫部型控制中有很大的價值作用。

參考文獻

[1]張玉宇.特殊地質(zhì)條件下掘進工作面頂板控制技術(shù)[J].能源技術(shù)與管理，2018，43（03）：45-46.

[2]李彥鵬.關(guān)于煤礦掘進支護問題及應(yīng)對方法探究[J].技術(shù)與市場，2017，24（06）：170+173.

（作者單位：陜西黃陵二號煤礦有限公司）