梁向軍

（西山煤電集團(tuán)馬蘭礦，山西 太原 030205）

快速掘進(jìn)是緩解煤礦采掘銜接緊張的有效方法，能為綜采安裝提供更長(zhǎng)的時(shí)間，為采煤工作面正常接替提供保證，對(duì)實(shí)現(xiàn)煤礦的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展意義重大。巷道掘進(jìn)過(guò)程是一個(gè)多種工序協(xié)調(diào)、交替的作業(yè)過(guò)程，主要由掘、支、運(yùn)這幾大工序組成。要實(shí)現(xiàn)巷道的高效快速施工，就要使各個(gè)工序之間相互協(xié)調(diào)、有序工作，確保每道工序都能高效運(yùn)行，還要優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)掘錨一體化、支護(hù)合理化、裝運(yùn)機(jī)械化，提高勞動(dòng)效率。以10608工作面切眼的掘進(jìn)實(shí)踐為例，對(duì)半煤巖巷道大斷面一次成巷快速掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行探討。

1 工作面概況

實(shí)驗(yàn)工作面為10608工作面切眼，斷面15.6m2，寬6.0m、高2.6m，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度216m。切眼位于南六采區(qū)左翼，是南六采區(qū)第二個(gè)工作面的切眼。本區(qū)02#煤層平均厚度2.08m；直接頂為粉砂質(zhì)泥巖，平均厚度3.4m；基本頂為粉砂巖，平均厚度3.1m；基本底為細(xì)砂巖，平均厚度2.6m。工作面整體呈單斜構(gòu)造，煤巖層傾角3～8°，平均5°，無(wú)斷層影響，具備了大斷面一次成巷的地質(zhì)條件。

2 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 參數(shù)計(jì)算依據(jù)

本工作面根據(jù)懸吊理論設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)。參考《煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)》（袁和生1997版），確定巷道主要破壞區(qū)的范圍值（巷幫破壞深度C，頂板破壞高度b）、載荷值（頂板載荷集度Qr，巷幫載荷集度Qs），以及錨桿支護(hù)的具體參數(shù)（計(jì)算部分從略）。

經(jīng)計(jì)算，巷幫破壞深度：

C=1.104m；

頂板破壞高度：

頂板載荷集度：

巷幫載荷集度：

2.2 支護(hù)參數(shù)計(jì)算

因?yàn)轫敯迤茐母叨仍?.2～1.6m之間，按下列方法確定支護(hù)參數(shù)。

（1）錨桿長(zhǎng)度

取2.0m

式中：

L-錨桿垂直長(zhǎng)度，m；

LW-錨桿外露長(zhǎng)度，取0.15m；

LM-錨桿錨固段長(zhǎng)度，取0.812m。

（2）錨桿桿體直徑

根據(jù)桿體承載力與錨固力等強(qiáng)度原則確定。并根據(jù)錨桿屈服變形后造成頂板離層情況進(jìn)行校驗(yàn)，錨桿直徑取19.3mm，根據(jù)臨近工作面經(jīng)驗(yàn)使用Φ20mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿。

（3）錨桿間、排距

式中：

Dr-錨桿排距，m；

Pr-錨桿拉拔力，Φ20mm螺紋鋼錨桿取105kN；

a-懸臂巖層的半跨距，3m；

K-錨桿安全系數(shù)，取4。

實(shí)際錨桿間距取950mm，排距取1.0m

另外，采用錨索對(duì)頂板補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

2.3 支護(hù)參數(shù)確定

頂板永久支護(hù)采用“Φ20×2000mm螺紋鋼錨桿+Φ17.8×5200mm鋼絞線錨索+Φ17.8×7200mm鋼絞線錨索+鋼筋鋼帶+金屬菱形網(wǎng)+圓木支柱”的聯(lián)合支護(hù)方式，每排7根錨桿，間距950mm，排距1000mm，錨索間距1900mm，排距1000mm，按“三·四”形式布置，分別占第二、四、六根和第一、三、五、七根頂錨桿位置，每四排施工一排Φ17.8×7200mm鋼絞線錨索，每2m施工兩根圓木支柱，圓木規(guī)格Φ20×2600mm，柱帽規(guī)格為500×250×100mm，點(diǎn)柱間距2.5m，落山幫支柱距幫1.1m，回采幫支柱距幫2.0m，支柱滯后工作面30m支設(shè)。

落山幫采用兩排Φ20×2000mm螺紋鋼錨桿、金屬菱形網(wǎng)、蝶形托盤支護(hù)，幫錨桿間距1200mm，排距1000mm，矩型布置，最上排幫錨桿距頂板400mm。

回采幫采用兩排Ф18×1800mm玻璃鋼錨桿支護(hù)，幫錨桿間、排距1200×1000mm，矩型布置，最上排幫錨桿距頂板400mm。

圖1 切眼支護(hù)斷面圖

3 施工設(shè)備與施工組織

10608工作面切眼使用EBZ-160型掘進(jìn)機(jī)與DSP-1045/800型皮帶輸送機(jī)掘進(jìn)，采用MQT系列氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)進(jìn)行巷道頂板支護(hù)，采用YTP-26型高頻風(fēng)鉆或ZQS系列風(fēng)煤鉆進(jìn)行巷道兩幫支護(hù)。

施工組織采用“兩八·兩十二小時(shí)”制作業(yè)，其中早班8小時(shí)，4小時(shí)用于掘進(jìn)支護(hù)，4小時(shí)安排檢修組進(jìn)行設(shè)備檢修和維護(hù)，丙班8小時(shí)和兩個(gè)夜班12小時(shí)全部用于掘進(jìn)和支護(hù)。每班安排1名維修工（兼）和2名電工（兼），以便設(shè)備出現(xiàn)小故障時(shí)及時(shí)排除，節(jié)約時(shí)間，加快掘進(jìn)速度。

4 掘進(jìn)施工工藝

4.1 快速掘進(jìn)工藝流程

因巷道斷面較大，所使用綜掘機(jī)不能滿足一次切割大斷面寬度的要求，巷道正常掘進(jìn)期間分兩次施工成巷，兩次施工完畢后為一個(gè)循環(huán)，即先施工4.2m寬的斷面，前移第一、二根前探梁（臨時(shí)支護(hù)），固定牢固后再施工1.8m寬的斷面，前移第三根前探梁（臨時(shí)支護(hù)），每循環(huán)永久支護(hù)完畢后進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，避免圍巖受到二次開挖擾動(dòng)的破壞，有利于大斷面切眼的穩(wěn)定。

支護(hù)時(shí)采用兩臺(tái)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，一臺(tái)風(fēng)煤鉆對(duì)兩幫支護(hù)，頂幫支護(hù)平行作業(yè)。

圖2 正規(guī)循環(huán)圖表

4.2 與二次成巷相比的優(yōu)點(diǎn)

（1）一次成巷提高了機(jī)械設(shè)備開機(jī)率，大幅度提高了掘進(jìn)速度，縮短了施工工期，省工省時(shí)。

（2）大斷面施工切眼與二次成巷相比改善了職工作業(yè)環(huán)境，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）一次成巷避免了對(duì)頂板的二次破壞，保證了頂板的完整性。尤其綜采面安裝過(guò)程中在起吊大件時(shí)，二次成巷對(duì)頂板破壞嚴(yán)重容易發(fā)生起吊錨桿拉托的現(xiàn)象，造成重物墜落事故或頂板事故。

（4）每?jī)膳攀┕ひ粚?duì)角錨索，角錨索的施工不僅對(duì)頂板支護(hù)起到作用，對(duì)兩幫支護(hù)作用效果也很好。

5 結(jié)語(yǔ)

10608工作面切眼大斷面一次成巷工藝的采用，實(shí)現(xiàn)了巷道的快速掘進(jìn)，達(dá)到了綜采安裝所需條件要求，實(shí)現(xiàn)了煤巷錨桿支護(hù)快速、經(jīng)濟(jì)、可靠的目標(biāo)，為類似條件下的大斷面切眼巷道的施工提供很好的借鑒和參考，為綜采面快速安裝，提前投入生產(chǎn)提供有力保證。