鶴壁礦區巖巷快速掘進施工技術的分析與應用

溫偉俊

（鶴煤公司生產技術部，河南 鶴壁 458000）

引言

巖巷工程技術的改進在整個煤炭的發展過程中發揮著不可替代的作用。因此必須要把煤礦巖巷掘進工作的快速性、有效性和合理性放在工作的首要地位，切實提高巖巷單進水平，解決采掘接序難、災害治理困難等瓶頸問題[1-3]。近年來，鶴煤公司巖巷單進水平不高、巷道失修現象嚴重、巷道“前掘后修、未用先修、反復維修”現象時有發生，加之鶴煤礦區礦井建井時間早，井型較小，井下運輸環節多，排矸能力不足，以上等因素制約著鶴煤公司的巖巷掘進，造成鶴壁礦區本部礦井目前都面臨著不同程度的礦井水平、采區、回采工作面接替緊張，采、掘、抽不平衡，部分礦井甚至已出現采區及工作面脫節現象。因此，解決鶴煤公司長期以來的接替脫節現狀，實現快速掘進，提高巖巷單進是唯一的有效途徑。本文結合鶴煤本部礦井的實際情況，從機械設備、支護工藝、巖巷運輸線等方面進行分析與研究，提出適合鶴煤的快速掘進技術，切實有效的推動鶴煤公司巖巷快速掘進技術的發展。

1 巖巷機械化作業線的推廣

近年來，鶴煤公司巖巷普遍采用傳統炮掘掘進方式，掘進速度及工效普遍較低、成本相對較高，巖巷單進已成為制約煤礦高產高效的重要環節[4-7]，采用以掘進機為主的綜合機械化作業線提高巖巷單進，是緩解目前鶴煤公司采掘接替日趨緊張的局面的重要措施，通過調研EBZ-260，EBZ-318 等設備性能及拆裝尺寸（如表1 所示），并結合各礦的副井提升能力（如表2 所示），確定三礦、八礦使用EBZ-318（H）掘進機，中泰公司、六礦、九礦使用EBZ-260 型掘進機。

表1 掘進機最大不可拆卸尺寸及質量

表2 鶴煤本部礦井副井提升最大能力

2 輔助運輸系統的優化和改造

“掘得進去，排得出來”是巖巷掘進主要內容，為保證切割或爆破后巖石碎塊能夠快速有效轉載運輸出去，因此完整巖巷掘進作業，還必須配備高效有力的輔助運輸系統。鶴煤公司礦井建井早，輔助運輸系統已不能滿足如今快速掘進的需求，因此，鶴煤公司根據實際從以下方面對輔助系統進行改造：一是升級絞車，提高斜坡軌道運輸能力，小型絞車更換為3 m及以上絞車，提升輔助運輸能力；二是運輸建臨時儲矸倉，在掘進頭后路建平倉，緩解后路供車不及時、排矸上皮帶線影響煤質等制約排矸的問題；三是改造礦井運輸系統實現矸石上皮帶，主井提矸。如鶴煤三礦通過設置臨時矸倉和三水平矸倉等一系列輔助運輸系統改造（如圖1 所示），排矸能力提高到450 車/天，是原排矸系統的2.0 倍，極大地提高了運矸系統的效率，并實現了矸石與原煤分運，為巖巷快速掘進打下了堅實的基礎。

3 錨桿施工工藝的改變

近年來，鶴煤公司采用支護方式采用的先錨網后噴漿的錨桿支護方式，由于這種支護方式復噴漿掩蓋了錨桿和聯網的質量，且巷道的一切不足都用噴漿來掩蓋，隨著礦井不斷向縱深發展，礦壓顯現劇烈，巷道斷面變形嚴重，漿皮離層脫落（如圖2 所示），危及施工作業人員的安全，浪費大量的人力和物力進行[8-11]。為改變支護現狀，鶴煤公司從2018 年開始先初噴后錨網的支護方式，并利用SYS（B）礦用鉆孔窺視儀，觀察本部礦井的圍巖變形特征情況（如圖3 所示），由鉆孔窺視儀研究發現，鶴煤本部礦井圍巖在孔深0.4～1.2 m處圍巖比較破碎，破碎程度隨鉆孔深度的增加而減小，在孔深1.2～1.6 m 處，產生離層，孔深1.6～2.0 m 處圍巖還存在有較小的裂隙，孔深2.0～2.4 m 處，圍巖已經比較完整。由上分析可知，將錨桿由2 m 長升級為2.4 m 長，直徑由18 mm 升級為22 mm，并增加調心球墊和減摩墊片2 個支護構件。鉆頭采用直徑28 mm，樹脂藥卷采用直徑23 mm 的，實現了“三徑”最優匹配（如圖4 所示），有效增加了巷道支護強度，避免了巷道前掘后修現象。

4 工程案例

鶴煤三礦4103 底抽巷（上）設計長度1 357.1 m，該巷為深部開拓新區，埋深約900 m，地質構造復雜，巖層產狀變化大巷道為直墻半圓拱形斷面，斷面（寬×高）為5.2 m×3.6 m，該巷主要在細粒砂巖、泥巖和砂質泥巖中施工。該巷主要用途為瓦斯抽采，巷道以EBZ—318（H）掘進機為主的綜合機械化作業線，出矸方法為掘進機→橋式輸送機→一部膠帶輸送機→臨時矸石倉→二部膠帶輸送機→三水平矸石倉如（如圖5 所示），選用Ф22 mm×2 400 mm 螺紋鋼樹脂錨桿，托盤為150 mm×150 mm×10 mm。錨桿間排距為800 mm×800 mm，樹脂藥卷采用K2335 型，金屬片網采用Ф6.5 mm 鋼筋焊制而成，規格為2 000 mm×1 000 mm，網格為100 mm×100 mm（如圖6 所示），錨桿支護流程：安全檢查→敲幫問頂→臨時支護→延長中心線→確定錨桿眼位置→施工錨桿眼→安裝樹脂錨固劑→安裝錨桿、托板、調心球閥、墊圈→緊固錨桿→檢驗錨桿的扭矩力。

4103 底板抽采巷（上）采用以掘進機為主的綜合機械化作業線以來，該掘進工作面月平均進尺在130 m 左右（如下頁圖7 所示），較傳統作業方式月進尺提高約60 m，巷道掘進速度得到提高。同時新的錨網支護工藝的應用，通過現場礦壓監測，在觀測的時間內，兩幫的最大位移量為87.6 mm；頂底板最大位移量為119.2 mm，保證了圍巖的穩定，支護效果良好（如圖8 所示）。綜上所述，鶴煤三礦通過一系列的改革使的礦井開拓工程銜接緊張局面得到有效緩解，較好的達到掘支平衡和巖巷快速掘進目的。

5 結語

通過鶴煤公司大力推行機械化、優化輔助運輸系統、改變錨桿施工工藝等方法，巖巷掘進機械化率提高了39%，每月單進量提高49～60 m，工程質量得到大幅度提升，實現了巖巷安全、快速、高效掘進，為鶴煤公司瓦斯治理提供了時間和空間，有效緩解了生產緊張的局面，確保了各礦井高產穩產地目的，為同類型老礦井巖巷快速掘進具有一定的借鑒意義。