陽煤一礦低位抽采巷快速掘進和支護設計方案的研究

張之慧

（陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

引言

為了實現(xiàn)將煤礦打造成安全、高效、綠色和智能化的高科技新型產(chǎn)業(yè)，煤炭行業(yè)必須立足于實現(xiàn)國家能源經(jīng)濟安全，以提高發(fā)展質(zhì)量為核心，依靠科技進步，實現(xiàn)由大到強的轉(zhuǎn)變[1-2]。目前在煤礦開采中，巖巷依舊占據(jù)一部分比例，為了提升煤礦的開采效率，解決采掘矛盾，應該重視煤礦中巖巷的快速掘進技術(shù)[3]。針對這種情況，結(jié)合陽煤一礦81404低位抽采巷具體情況，提出切實可行的快速掘進方案，并對方案實施的結(jié)果進行了評價。

1 巖巷快速掘進技術(shù)分析

在目前的煤礦巖巷快速掘進技術(shù)中，最常使用也是最普遍的兩種方法就是綜掘法和鉆爆法，但是要注意綜掘法并不能適用于各種環(huán)境，并且使用綜掘法的時候配置的設備通常較大，所以在使用時一定要綜合考慮各種地質(zhì)因素[4]。鉆爆法主要有臺階爆破法和全斷面爆破法，典型的鉆爆法掘進機械化作業(yè)分為兩類，第一類以氣腿式鑿巖機配合耙斗式裝巖機作業(yè)線為代表；第二類以鉆眼臺車配合側(cè)卸裝巖機作業(yè)線為代表[5]。鉆爆法在我國巖巷掘進施工巷道中占有90%以上比例，巖巷掘進水平的提高是技術(shù)、設備、工藝、組織管理共同發(fā)展作用的結(jié)果[6]。但是鉆爆法掘進施工仍然存在很多問題，主要表現(xiàn)為單進水平提高了，但是月進尺通常提高不了，這是因為相應的配套設施及管理沒有跟上，制約了整個掘進水平的提高，對于硬巖巷道來說，普遍存在鉆眼數(shù)與進尺的矛盾，少打眼，多裝藥導致進尺低、成型差的問題突出[7]。

綜掘法施工與鉆爆法相比更加具有優(yōu)勢，隨著控制技術(shù)、制造技術(shù)、液壓技術(shù)的發(fā)展，以及新型破巖方法的出現(xiàn)，利用滾壓破巖原理以及將盤形滾刀破巖技術(shù)應用到綜掘機上，能夠極大地提高綜掘機截割硬巖的能力，使得懸臂式掘進機的應用更加廣泛[8]。

2 巷道情況簡介

陽煤一礦屬于高瓦斯礦井，本文所研究的81404工作面低位抽采巷是81404工作面回采時的專用抽采巷。根據(jù)地質(zhì)測量的結(jié)果，81404工作面低位抽采巷總體為一單斜構(gòu)造，局部地段發(fā)育有次一級的向、背斜構(gòu)造。巷道的預計服務年限為3年，設計長度為1 645 m。巷道是以K2第二層石灰?guī)r為底板，沿著K2石灰?guī)r中上部的黑色泥巖掘進的全巖巷道，距離15號煤層間距為5～8 m。

巷道的基本頂是9.16 m厚的黑色砂質(zhì)泥巖，硬度為3～4，部分區(qū)域會出現(xiàn)1 m厚的淺灰色石灰?guī)r，硬度為8～12，巷道的基本底為1.1 m左右的深灰色石灰?guī)r。

3 巷道掘進布置和掘進工藝

3.1 巷道布置方案

根據(jù)同類型工作面的礦壓觀測統(tǒng)計數(shù)據(jù)和綜掘機的尺寸，同時為滿足本工作面生產(chǎn)、運輸以及通風等要求，初步確定81404工作面低位抽采巷斷面為矩形，毛寬4.5 m，毛高4.7 m，具體情況見表1。

3.2 巷道掘進工藝

81404工作面低位抽采巷屬于III類巷道，圍巖穩(wěn)定，均已經(jīng)形成完善的通風系統(tǒng)和運輸系統(tǒng)，采用綜掘機按設計中線直接全斷面掘進施工。

表1 巷道斷面及規(guī)格表

該巷道使用EBZ-260H型綜掘機破巖，運輸使用SSJ-800型膠帶運輸機至十四采區(qū)皮帶巷，經(jīng)采區(qū)皮帶至采區(qū)煤倉。81404工作面低位抽采巷正規(guī)循環(huán)進度為1.8 m（2排），頂板破碎時縮小循環(huán)進度和排距至0.8 m（1排）。掘進巷道的中腰線由地質(zhì)測量部給定，每40 m移動一次，如果遇到地形起伏較大，照不進線時，要及時掛線，測點有施工隊組管理，不得做其他用途，絕技隊組必須嚴格按中線施工。

掘進機采用橫向往復式切割方法。將截割頭擺動到巷道左上角，開始緩慢進刀，最好從軟巖處入刀，按照截割順序圖進行切割。要求頂班、底板水平切割，兩幫垂直切割，一次割成設計要求的矩形斷面。如果遇到兩幫巖石較軟時，為防止超寬，兩幫可先預留一定厚度圍巖，最后截割成型。

4 支護設計和工藝

4.1 支護設計方案

結(jié)合其他具有相同巖性已掘巷道圍巖支護情況，支護方式采用錨桿+錨索聯(lián)合支護，能夠有效地控制頂板和兩幫的位移變形，因此本巷道仍采用錨桿和錨索聯(lián)合支護的形式，具體規(guī)格參數(shù)見表2。

表2 支護材料規(guī)格表

頂板采用“主錨索+鋼帶+金屬網(wǎng)+補強錨索”聯(lián)合支護。排距900 mm，鋼帶使用BHW-1050-280-4-4600的5眼W鋼帶，錨索布置方式：沿巷道掘進方向從左往右每排在鋼帶的2、4眼內(nèi)布置補強錨索，其余布置主錨索，補強錨索使用Φ21.6 mm×7 200 mm的鋼絞線，主錨索使用Φ21.6 mm×5200mm的鋼絞線，錨索托板均使用300 mm×270 mm×14 mm的可以調(diào)心W型托盤配合調(diào)心球墊，藥卷均使用雙速23-120。金屬網(wǎng)使用5 500 mm×1 200 mm金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)雙層布置，雙邊連接。頂板破碎無法使用鋼帶時，采用“單體錨索+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護，眼位按照正常頂板執(zhí)行，間距1 050 mm，排距800 mm，單體錨索托板使用300 mm×300 mm×14 mm的拱形托板。

巷幫支護采用“錨桿+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護，每排每幫布置3根錨桿，排距900 mm，間距從頂板到底板依次為：400 mm/950 mm/950 mm/700 mm。幫錨桿使用Φ20 mm×2 000 mm的螺紋鋼錨桿，托盤使用450 mm×280 mm×4 mm的鋼護板+150 mm×150 mm×10 mm的拱形托板+調(diào)心球墊和尼龍墊片，藥卷使用MSK28/60的樹脂錨固劑。

4.2 支護工藝

81404工作面低位抽采巷排距0.9 m，頂板完好時，循環(huán)進度為1.8 m，最大控頂距不超過2.2 m，最小控頂距不低于0.4m。頂板破碎時排距不大于0.8m，循環(huán)進度設計為0.8 m，最大控頂距1.2 m，最小控頂距0.4 m。

臨時支護的工藝及要求：敲幫問頂→將新網(wǎng)和舊網(wǎng)連好→穿鞋→用臨時柱頂起柱帽和鋼帶→升緊臨時柱→開始永久支護。

頂錨索安裝工藝：準備工作→定眼位→打眼→使用錨索將藥卷頂?shù)窖鄣住鷮嚢杵魈自阱^索上→將攪拌器插入錨桿鉆機→邊升鉆機邊攪拌直到眼底→取下攪拌器帶上托板和鎖具→使用張拉千斤張緊錨索。

主錨索長度為5 200 mm，設計孔深為5 000 mm，錨索眼深應控制在5 000 mm±50 mm之間；加強錨索長度為7 200 mm，設計孔深為7 000 mm，錨索眼深應控制在7 000 mm±50 mm之間。施工時，角度誤差不超過±10°，需在鉆桿上做好標記。

幫錨索安裝工序：準備工作→使用長柄工具將兩幫活矸處理掉→按規(guī)定畫好眼位→使用鎬在眼位上鑿好眼窩→打眼→使用錨桿將藥卷頂?shù)窖鄣住鷮嚢杵鲾Q在錨桿上→將攪拌器插入風煤鉆上→邊推風煤鉆邊攪拌直到眼底→使用扳手取下攪拌器→擰下螺帽帶上網(wǎng)和托板→使用風動扳手擰緊螺母→使用型號DNF-800的扭矩倍增器二次擰緊錨桿。

5 結(jié)論

為滿足陽煤一礦巖巷快速掘進的需求，最終決定使用綜掘法施工。設計了81404低位抽采巷的掘進方式和支護參數(shù)。該巷道設計斷面為矩形，頂板采用“主錨索+鋼帶+金屬網(wǎng)+補強錨索”聯(lián)合支護形式，巷幫支護采用“錨桿+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護。使用EBZ-260H型綜掘機破巖，進行截割施工。使用SSJ-800型膠帶運輸機完成運輸工作。該方案在巷道施工中取得了良好的效果，81404低位抽采巷掘進月進尺保持在180 m以上，完成并超過礦上給定指標。頂板和兩幫得到穩(wěn)定的支護，變形量被控制在20 mm以內(nèi)。