提升煤巷掘進效率的技術措施研究

常 北

（山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業有限公司，山西 沁水 048200）

1 概況

山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業有限公司井田位于沁水縣城西南，其2 號煤層位于山西組中部，在井田西、北、南部煤層剝蝕出露。根據歷次鉆孔成果及井下見煤點資料，煤層厚0～1.60 m，總體變化規律為由西向東逐漸變薄，可采性指數為0.50，厚度變異系數為66.3%，可采區內煤層平均厚度為1.32 m，屬不穩定煤層結構，含夾矸0～1 層，頂板為砂質泥巖、粉砂巖及砂巖，底板為砂質泥巖、泥巖。

由于掘進效率低下，巷道穩定性差，嚴重影響煤礦作業效率和安全性，經過多方案對比，確定采用優化巷道卸壓孔、優化巷道支護結構的方案。

2 掘進現狀及改善方案

由于鑫都煤業地質條件相對復雜、穩定性較差，在采用傳統的炮掘方案時，極易導致井下巷道的垮塌，不僅需要對巷道進行二次修型而且物料轉運機械在井下轉運困難[1]，為了確保綜采作業過程中的安全性，還需要頻繁地進行卸壓孔的施工作業，因此極大地影響了巷道的掘進效率。據統計，在實際掘進過程中，巷道的日進尺僅為1 m，導致采掘失衡。

優化巷道卸壓工程，主要是對巷道不同掘進區域進行分類管理，根據巷道掘進過程中頂板礦壓的顯現規律，對礦壓較輕的區域取消卸壓鉆孔，只通過爆破方案進行卸壓[2]。為了保證卸壓效果，爆破區域卸壓孔內的裝藥量應保證至少4 kg/孔。對巷道幫部的卸壓則需要根據礦壓顯現的優先順序逐次進行。井下巷道切眼貫通剩余最后200 m 時，在掘進迎頭增加大直徑卸壓孔，采用鉆孔和爆破卸壓相結合的方式，實現降低巷道卸壓孔數量、提升巷道掘進效率的目的。爆破孔和卸壓孔布置結構如圖1。

通過對巷道實際地質情況的分析和驗證，卸壓孔直徑設計為129 mm，泄壓孔只設置在最后200 m內（超前工作面200 m），巷道卸壓孔的數量從20個降低為6 個，卸壓孔的總鉆進深度由80 m 降低到了24 m。在巷道掘進的前部，全部采用爆破卸壓方案，工作時每掘進一個大班對其進行一次爆破，爆破孔每組設置為3 個，孔的直徑為42 m，爆破孔深度5 m，每孔裝藥量5 kg。

圖1 卸壓孔布置結構示意圖

巷幫卸壓孔深度增加為23 m，卸壓孔間距增加為4 m，為了提高鉆進過程中的巷幫穩定性，將鉆孔的角度由垂直鉆孔更改為與掘進方向呈70°角鉆進，將巷幫的卸壓孔數量降低為原來的1/3，鉆孔一次合格率提升了78%，確保了鉆孔的效率和質量。

3 掘進巷道支護結構優化

結合新的卸壓孔施工方案，經過實際驗證后采用了一種新的巷道支護優化方案。新型支護方案對原有“3+3”型的巷道頂板支護結構進行優化，對巷道掘進前期爆破卸壓區域采用了“2+2”型支護結構，錨桿的間距為1600 mm，采用直徑為21.8 mm、長度為9800 mm 的鋼絞線進行二次補強，與一次錨索布置呈菱形排列結構[3]，提高巷道的穩定性。

為保證爆破卸壓時的安全，優化支護采用大直徑錨桿托盤，托盤尺寸由160 mm×160 mm×10 mm，增加為220 mm×220 mm×10 mm，將支護鋼帶的厚度由2.5 mm 增加到4 mm，確保支護結構的穩定性。優化后的支護結構如圖2。

圖2 鑫都煤業井下巷道支護結構示意圖

4 結論

（1）優化巷道卸壓工程，將卸壓孔數量降低為原來的1/3，鉆孔一次合格率提升了78%，確保了鉆孔的效率和質量；

（2）巷道支護優化后，將“3+3”型的巷道頂板支護結構調整為“2+2”型的巷道頂板支護結構，在不降低支護穩定性的前提下，降低了巷道支護時間，提升了支護效率；

（3）優化施工方案后，巷道掘進日進尺由最初的1 m/d 提升到3.2 m/d，支護效果顯著提升，解決了鑫都煤業巷道掘進效率低下的難題。該技術研究成果已經在鑫都煤業多個礦井得到了推廣，取得了極好的應用效果。