大斷面切巷機掘支護一體化工藝的應用

聶垚臻

（晉能控股集團云岡礦，山西 大同 037017）

1 概況

同煤集團云岡礦12 號煤層406 盤區8617 工作面煤層的平均厚度為7.2 m，直接頂是中細粒砂巖和砂質頁巖互層，平均煤層厚度為26.73 m，直接底是粉細砂巖互層，平均煤層厚度為11.44 m，煤層傾角較小，平均3°，屬于緩傾斜煤層[1]。在回采的過程中，由于采掘設備尺寸較大，安裝過程中需要較大斷面的切巷，尺寸為寬8.8 m，高3.5 m，整個巷道的開采長度為165 m。

2 施工工藝

根據掘進工作面現場情況，確定巷道掘進施工工藝主要包括割煤、裝煤、運煤、支護等[2]。

2.1 截割作業

采用12CM12-10D 型[3]連續采煤機進行割煤，按照每進尺6 m 循環一次的方式進行，對頂板出現破碎或裂隙比較發育的地方，按照短距離掘進、短距離支護的方式進行，即按照掘進3 m 支護3 m 的方式。在掘進過程中確保一次成巷，包括切槽和采垛，操作人員在激光導向儀的作用下，從激光左側開始進刀，在截割深度達到6 m 時撤回采煤機，同時將采煤機調轉到巷道的另一側，通過激光線確定機器位置，完成剩余寬度的采垛作業。具體工序如圖1。

圖1 截割工序示意圖

2.2 截割循環

采煤機截割循環作業[4]的示意圖如圖2。在截割時先進行升刀，將采煤機的截割頭調整到巷道的頂板位置，接著進行掃頂，將上一刀預留下的煤皮掃去，接著進行進刀，將截割頭降低后切入煤層中，然后進行割煤作業，將截割頭自上而下切入到煤層中，在到達巷道底板后進行拉底，使采煤機向后撤回800 mm，以確保底煤割完，待余煤全部裝完后，將采煤機的截割頭調轉到巷道頂板處，進行升刀，開始下一個循環作業。在整個過程中，采煤機每循環一刀，工作面會向前推進900 mm，在掘進工作全部完成后，在巷道右幫對掘進進尺及日期進行記錄。

圖2 截割循環示意圖

2.3 裝煤、運煤工序

采用自動化裝煤，在截割時，確保割下的煤落在采煤機的收集頭機構中，通過爬爪裝載機構連續不斷地運轉，將割下的煤裝到輸送機中，通過輸送機來完成裝煤作業。運煤時使用梭車，先將梭車的前方裝滿，然后用輸送機將煤拉向后方，在梭車全部裝滿后，將煤轉送到破碎機中進行破碎，通過膠帶輸送機將煤輸出。

2.4 支護

采煤機在完成一次6 m 的循環割煤后，將錨桿機推入，在工作面的空頂處進行臨時支護，然后再進行錨桿永久支護，將錨桿緊固。

2.5 確定空頂距

對巷道頂板進行永久支護時，要確定支護的最大空頂距和最小空頂距。由于采煤機在連續采煤時要留有足夠的進刀空間，因此，確保最小空頂距為1 m，考慮安全因素，操作人員不能在空頂下進行作業，因此，確保最大空頂距為7 m。

2.6 各工序相互配合

在正常的循環采煤作業中，在梭車停穩接煤后，要立即開始進行裝煤，梭車要做好及時裝煤的準備，確保煤裝入梭車車斗時不會撒出來，也不會對跟機的電纜和水管等設施造成損壞，在裝卸時能及時運走，支護和掘進作業要同時進行。每進行一次循環，要將采煤機調整到巷道的另一側進行掘進，此時要立即對空頂區域進行錨桿支護，各工序之間互相協調，確保采煤安全，穩定產出率。

3 支護方式

3.1 錨桿支護

選用Ф18 mm×1700 mm 的螺紋鋼錨桿進行支護，錨桿排距為1000 mm，間距為950 mm，沿巷道的中心線進行錨桿布置，每排布置9 根錨桿，采用W 型鋼帶，每根鋼帶之間使用公用的疊加眼，使錨桿和鋼帶對頂板起連接作用。

3.2 錨索支護

選用Ф17.8 mm×8000 mm 的錨索支護，錨索沿巷道中心線進行布置，每排布設4 根錨索，排距2000 mm，間距2000 mm，鋼梁眼距為2000 mm。

3.3 錨索組與帶帽點柱工藝

在巷道中間布設錨索組支護，采用厚10 mm、長500 mm、寬300 mm 的鋼板為托板，錨索組間留有300 mm 的眼距，使用2 根10 m 的鋼絞線布置在兩排錨索中。為了能及時觀測到巷道頂板的狀況，在兩排錨索中間布置柱距為4000 mm 的帶帽點柱，點柱與錨索組交錯布置。頂板的支護示意圖如圖3。

圖3 頂板支護示意圖

3.4 護幫工藝

采煤幫一側的護幫采用可回收的錨桿掛塑料網，古塘幫一側的護幫采用普通的圓鋼錨桿掛塑料網，從距離頂板500 mm 處開始，自上而下打兩排錨桿，排距為1100 mm，間距為1400 mm。巷道支護設計如圖4。

圖4 巷道支護設計

4 應用效果

（1）采用配套的施工工藝和支護工藝，基本實現掘進、錨桿支護等工藝的連續化。

（2）采用切巷機掘一體化作業工藝后，提高了掘進速度，降低了頂板壓力帶來的安全問題，緩解了采掘接續銜接緊張局面，提高了支護質量和掘進效率。