李亞軍，郭俊生

(山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦，山西 興縣 033602)

山西西山晉興公司斜溝煤礦作為“十一五”國家重點建設(shè)的千萬噸級大型煤礦，礦井地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層厚且穩(wěn)定，適合布置高產(chǎn)高效長走向工作面。礦井18503掘進工作面設(shè)計走向長度都在7 000 m以上。長走向工作面在掘進期間，隨著兩順槽向前延伸，會遇到諸多問題，為此研究設(shè)計了中切割，將長走向巷道分段連接，解決了長走向掘進中供電、通風、運輸?shù)葐栴}。使用大功率掘進機落煤，科學施工，利用錨桿、錨索、錨網(wǎng)、鋼帶聯(lián)合支護大斷面、復合頂板巷道，實現(xiàn)了巷道的快速掘進。

1 18503工作面簡介

18503面是礦井15采區(qū)首采工作面，單斜構(gòu)造，走向近南北，傾向西，傾角 7°～11°，平均 9°，煤厚2．50 ～5．37 m，平均3．76 m。煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復雜，含1～3層夾矸，煤層普氏硬度f=2～3。直接頂板為泥巖或砂巖煤線互層，厚0～3．6 m;老頂中粗粒砂巖，厚8．0 ～17．8 m;直接底板為泥巖，厚 0 ～3．2 m;老底中粗粒砂巖，厚1．05 ～24．36 m。

2 長走向巷道快速掘進技術(shù)研究

2．1 方案設(shè)計

為解決長走向掘進期間供電、通風、運輸?shù)葐栴}，研究設(shè)計了中切割分段連接兩順槽，中切割綜合利用示意圖見圖1。根據(jù)通風、供電距離的要求，該面每隔1 500 m施工一中切割，共施工5個中切割，除一中切割長300 m、方位角90°外，其余4個中切割長均為 346．4 m、方位角 60°，中切割總工程量為1 685．6 m。

圖1 18503工作面中切割綜合利用示意圖

中切割的綜合利用：

1)供電系統(tǒng)，每次中切割貫通后，在中切割與材料順槽交叉口施工1個移變硐室，工作面供電系統(tǒng)由移變硐室KBSGZY－1250kVA、KBSGZY－630kVA移變供電。減少施工皮帶順槽移變硐室5個，減少搬運移變5次。

2)供風系統(tǒng)，當中切割貫通，材料順槽、中切割、皮帶順槽構(gòu)成全負壓通風系統(tǒng)，4臺FBD－2－NO6．3對旋式局部通風機移到材料順槽內(nèi)距離中切割口20 m以外進風風流中，分別供兩順槽通風，解決了長走向巷道通風問題。

3)運輸系統(tǒng)，將材料順槽的掘進煤經(jīng)中切割轉(zhuǎn)載到皮帶順槽一起外運，節(jié)省了材料順槽5部“加強150型”膠帶輸送機。

2．2 方案實施

2．2．1 長走向巷道千伏供電措施

兩順槽設(shè)計長度都在7 000 m以上，隨著供電距離的增加，壓降也在增大，供電2 000 m以上，就不能保證掘進機電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決這一問題，在該面中切割與材料順槽交叉口施工5個移變硐室，每次中切割貫通前，都由前1個移變硐室的KBSGZY－1250kVA、KBSGZY－630kVA移變供電。KBSGZY－1250kVA移變專供兩順槽掘進工作面EBZ－230型硬巖掘進機和“加強150型”膠帶輸送機用電;KBSGZY－630kVA移變專供兩順槽掘進工作面除塵風機、潛污水泵用電。

為了滿足皮帶順槽多部膠帶輸送機和兩順槽潛污水泵的用電需求，在二中切割移變硐室新引進1臺KBSGZY－1250kVA、KBSGZY－630kVA移變，分別供中切割貫通以外膠帶輸送機和潛污水泵用電。

局部通風機初期置于18503輔助斜巷，供電電源引自中央變電所風機專變;后期置于新形成的中切割與材料順槽交匯處，在第四中切割口設(shè)風機專變。

2．2．2 長走向巷道通風技術(shù)研究與應用

該面通風系統(tǒng)為材料順槽進風，皮帶順槽回風。采用2 kW×18．5 kW的FBD－2－NO6．3對旋式局部通風機供風。雙風機雙電源自動切換，每臺局扇均采用雙開關(guān)進行控制。通風距離800 m以下時采用單電機供風，800 m以上時采用雙電機供風。風筒選用d800 mm的阻燃風筒。試驗研究結(jié)果表明，通風距離在2 500 m時風筒出風口風量仍在270 m3/min以上，滿足煤巷掘進最低風速≥0．25 m/s的要求，效果顯著，適合在長距離、大斷面掘進巷道中推廣使用。

局部通風機的安裝位置：前期局部通風機及其開關(guān)安裝在15采區(qū)材料下山及18503輔助斜巷進風巷內(nèi);當中切割貫通，皮帶順槽、中切割、材料順槽構(gòu)成全負壓通風系統(tǒng)，局部通風機移到材料順槽內(nèi)距離中切割口20 m以外進風風流中。局部通風機吊在距頂0．5 m的巷道中，以保證井下車輛的通行。

2．2．3 “加強150型”皮帶在長走向巷道中的應用

斜溝煤礦原SJ－80型皮帶已不能滿足大功率掘進設(shè)備的運輸要求，為此使用150型皮帶作為掘進運輸設(shè)備。傳統(tǒng)的150型皮帶最大服務(wù)距離約為1 000 m，1條巷道將用7部皮帶才能滿足運輸要求，造成皮帶司機多，皮帶頭尾多，皮帶維護困難，安全事故多等情況。為此與皮帶廠家合作研發(fā)設(shè)計了服務(wù)長度達1 500 m的“加強150型”皮帶。將原150型皮帶機2臺75 kW電機更換為2臺250 kW電機，使傳統(tǒng)的皮帶運輸距離由1 000 m提高到1 500 m。使用軟啟動技術(shù)，大大降低膠帶輸送機在啟動時的波動現(xiàn)象，提高了膠帶輸送機的穩(wěn)定性，減少了皮帶服務(wù)人員，提高了開機率，大大提高了設(shè)備運輸能力。實現(xiàn)了安全生產(chǎn)，經(jīng)濟、社會效益顯著。

3 大斷面、復合頂板巷道支護技術(shù)研究

該面掘進巷道采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護，遇到復合頂板時增加鋼帶支護。錨桿支護具有主動及時支護的優(yōu)點。這種支護方式在提高巷道支護效果，保證巷道安全，減輕工人勞動強度，簡化采煤工作面端頭區(qū)維護工藝等方面具有明顯的優(yōu)越性［1］，有利于采煤工作面的快速推進，實現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效。

3．1 巷道支護形式

利用計算機模擬優(yōu)化了支護參數(shù)：巷道頂板錨桿采用6根矩形布置，間距0．95 m，排距1．1 m;錨索采用2根花形布置，間距0．95 m，排距4．4 m;中切割巷頂錨桿采用5根矩形布置，間距0．85 m，排距1．1 m;錨索采用2根距形布置，間距1．7 m，排距2．2 m;切割頂錨桿采用9根矩形布置，間距0．9 m，排距1．0 m，幫錨桿采用2根矩形布置，間距1．5 m，排距1．2 m;錨索采用3根矩形布置，錨索間距1．8 m，排距2．0 m。巷道幫錨桿采用2根矩形布置，間距1．5 m、排距1．5 m，最上一排距頂板0．3 m，上一排掛金屬網(wǎng)，木托板橫放，下排豎放。在巷道支護中，巷道中間的錨桿、錨索要垂直于煤層的頂板;兩角的頂錨桿要向兩幫傾斜和頂板的夾角為70°。巷道支護圖見圖2，圖3。頂錨桿的緊固力≥140 N·m，錨固力≥90 kN;幫錨桿的緊固力大于≥100 N·m，錨固力≥50 kN;錨索的預緊力≥120 kN，錨固力≥200 kN。

3．2 巷道支護參數(shù)

頂錨桿，采用d18 mm×1 800 mm螺紋鋼樹脂錨桿，每個錨桿配2支K2355樹脂錨固劑，1塊100 mm×100 mm×8 mm托片(巷道兩角為100 mm×100 mm×10 mm斜托片)。

幫錨桿，采用d16 mm×1 600 mm的塑料脹套式錨桿，每個錨桿配1塊600 mm×180 mm×70 mm木托片和1塊d100 mm圓形鑄鐵片。

錨索，采用d17．8 mm×5 500 mm(切割中間的錨索采用d17．8 mm×9 000 mm、切割兩側(cè)采用d17．8 mm×7 500 mm、巷道交叉口采用d17．8 mm×7 500 mm)的鋼絞線，配1塊200 mm×200 mm×16 mm的鋼板托片，3個K2355樹脂錨固劑。

金屬網(wǎng)，采用絲徑3．0 mm菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔50 mm×50 mm，工作面皮帶順槽、材料順槽金屬網(wǎng)規(guī)格為6 000 mm×1 100 mm;中切割金屬網(wǎng)規(guī)格為3 800 mm×1 100 mm;切割金屬網(wǎng)規(guī)格為4 000 mm×1 000 mm、3 500 mm×1 000 mm。金屬網(wǎng)之間采用對接方式連接，連網(wǎng)距100～150 mm。

4 巷道的掘進工藝

施工方法：材料順槽、皮帶順槽、中切割均采用機掘一次成巷的施工方法;切割分兩次成巷，先施工落山側(cè)4．0 m，然后再施工工作面?zhèn)?．5 m。掘進工作面采用EBZ230型硬巖掘進機截割、裝煤;配備“加強150型”膠帶輸送機進行運輸;錨桿鉆機進行支護;連續(xù)性掘進作業(yè)，全斷面采用一掘一支的作業(yè)方式。

生產(chǎn)工藝流程：安全檢查及開機前準備→割煤→永久支護→延接膠帶輸送機→下一循環(huán)。

掘進機截割工藝流程：從煤層中下部進刀，根據(jù)巷道中線及設(shè)計斷面截割成巷。正常情況時掘進機每截割2．2 m進行一次永久支護;遇地質(zhì)構(gòu)造、集中應力區(qū)、冒落帶、頂板破碎等情況時，掘進機每截割1．1 m工作面進行一次永久支護;每6．6 m延接一次膠帶輸送機。

5 結(jié)束語

1)長走向掘進工作面利用中切割技術(shù)不僅解決了諸多難題，而且還利用中切割進行了多項工作：a)能及時將材料順槽底板分段硬化，滿足無軌膠輪車運輸為下一步工作面安裝爭取了時間。b)及時對貫通的兩順槽進行聯(lián)測，保證了測量精度。c)為皮帶順槽掘進以及工作面回采時行人安全出口及檢修材料設(shè)備運輸提供了便利。中切割在長走向掘進工作面中的應用，其經(jīng)濟和社會效益非常明顯，值得借鑒。

2)錨桿、錨索、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護在斜溝煤礦的應用，解決了大斷面、復合頂板支護難題，經(jīng)濟效益顯著。

3)長走向掘進采用大功率EBZ230型硬巖掘進機，單進達到760 m/月左右，掘進工效0．72 m/工，掘進工效提高了30%，回采率提高0．3%。大斷面、復合頂板巷道選擇大功率掘進機縮短了割煤時間;解決了復合頂板離層、破碎，錨桿失效，頂板冒落［2］和回采過程中機頭機尾底板處丟“三角煤”，甚至需要放炮破底的問題。

4)進一步掌握礦區(qū)復合頂板變化和巷道支護規(guī)律，為煤巷快速掘進技術(shù)提供了寶貴經(jīng)驗，推廣應用前景廣闊。

［1］ 裴守輝．錢家營礦回風下山煤巷錨網(wǎng)噴支護實踐［J］．煤炭科學技術(shù)，2009，37(1)：56－58．

［2］ 鄧維元．錨網(wǎng)支護技術(shù)在大斷面巷道施工中的應用［J］．山西焦煤科技，2010(9)：27－31．