秦艷峰

（汾西礦業(yè)柳灣煤礦，山西 孝義 032300）

引言

隨著礦井采掘深度的增加，煤巖回采時(shí)受到瓦斯涌出、地質(zhì)構(gòu)造以及地應(yīng)力等的影響越來越明顯，同時(shí)回采巷道掘進(jìn)時(shí)受煤壁片幫、底鼓等的影響更為明顯[1～3]。現(xiàn)階段，雖通過推廣綜掘機(jī)在一定程度上提升了巷道掘進(jìn)進(jìn)尺，但是地質(zhì)條件復(fù)雜、掘進(jìn)及圍巖支護(hù)效率低等問題在一定程度上制約著綜掘巷道掘進(jìn)效率，礦井普遍面臨采掘接替緊張局面[4]。因此，如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道快速掘進(jìn)及支護(hù)成為礦井生產(chǎn)過程中需要解決的現(xiàn)實(shí)問題[5-7]。

1 工程概況

山西某煤礦35061 巷為3506 綜采工作面膠帶運(yùn)輸順槽，巷道沿著3 號(hào)煤層底板掘進(jìn)，設(shè)計(jì)掘進(jìn)長度為3 629.7 m，矩形斷面，巷高×巷寬=3.8 m×5.4 m。根據(jù)前期物探資料顯示，巷道掘進(jìn)至580 m 時(shí)呈一向斜構(gòu)造，在構(gòu)造影響區(qū)內(nèi)煤巖體破碎，給巷道正常掘進(jìn)帶來一定的影響。

3 號(hào)煤層厚度介于2.75～5.68 m 之間，平距4.2 m，賦存較為穩(wěn)定，煤層傾角2°～6°，硬度2～5，頂?shù)装鍘r層以砂巖、泥巖為主。35061 巷正常掘進(jìn)期間瓦斯涌出量為3.53 m3/min。

2 快速掘進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

采用的快速掘進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，包括掘錨一體機(jī)、可轉(zhuǎn)載錨桿機(jī)、自移式機(jī)尾、通信系統(tǒng)等。系統(tǒng)內(nèi)各組成部件聯(lián)動(dòng)完成破煤（巖）、轉(zhuǎn)載、支護(hù)以及除塵等各項(xiàng)工作。在采用的掘錨一體機(jī)上隨機(jī)布置有6 臺(tái)錨桿鉆機(jī)，可顯著提升巷道支護(hù)效率，具體快速掘進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 快速掘進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

表1 快速掘進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

2.2 膠帶順槽支護(hù)

快速掘進(jìn)系統(tǒng)沿著35061 巷中心掘進(jìn)，采用錨網(wǎng)索支護(hù)對巷道圍巖進(jìn)行支護(hù)。

2.2.1 頂板支護(hù)

頂板用Φ22 mm×2 800 mm 螺紋鋼錨桿支護(hù)，間排距為970 mm×1 000 mm，配合由Φ16 mm 圓鋼加工而成的托梁復(fù)雜支護(hù)，托梁長度5 000 mm，一梁六孔。錨桿支護(hù)的托盤規(guī)格為80 mm×80 mm×10 mm。用規(guī)格為Φ21.8 mm×7 300 mm的錨索按照1 600mm×2000mm的間排距支護(hù)頂板，配合長度5000 mm的T40 鋼帶輔助支護(hù)，每根鋼帶上連接4 根錨索，支護(hù)采用的托盤規(guī)格為150 mm×150 mm×12 mm。

2.2.2 巷幫支護(hù)

采面幫由規(guī)格為Φ22 mm×2 800 mm的玻璃鋼錨桿按照1 000 mm×1 000 mm的間排距支護(hù)，每排布置4 根；煤柱幫由規(guī)格為Φ22 mm×2 800 mm的玻璃鋼錨桿按照700 mm×1 000 mm的間排距支護(hù)，每排布置4 根。

2.3 快速掘進(jìn)工藝

采用掘錨機(jī)實(shí)現(xiàn)35061 運(yùn)輸順槽全斷面掘進(jìn)，配合機(jī)載錨桿鉆機(jī)對圍巖進(jìn)行支護(hù)，由刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)以及皮帶輸送機(jī)等實(shí)現(xiàn)煤矸同步運(yùn)輸，從而實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)?？焖倬蜻M(jìn)關(guān)鍵之一就是如何提高錨桿、錨索施工效率，改變巷道以往的迎頭支護(hù)方式，通過多排多臂支護(hù)工藝實(shí)現(xiàn)錨桿全空間支護(hù)，提高支護(hù)施工效率。在正常情況下，2 人操作掘錨機(jī)前端的4 臺(tái)機(jī)載錨桿鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)頂板錨桿施工，2 人操作掘錨機(jī)上機(jī)載巷幫錨桿鉆機(jī)，實(shí)現(xiàn)巷幫上部的2排錨桿支護(hù)（同時(shí)完成巷幫金屬網(wǎng)鋪設(shè)），后續(xù)的頂板錨索以及巷幫錨桿則通過機(jī)尾位置的機(jī)載錨桿鉆進(jìn)完成施工。具體各階段支護(hù)任務(wù)分配見圖2。在35061 運(yùn)輸順槽內(nèi)的掘進(jìn)工作為“三·八”制，生產(chǎn)班13 名作業(yè)人員，檢修班14 名作業(yè)人員。

圖2 各階段支護(hù)任務(wù)分配示意圖

3 應(yīng)用效果分析

掘進(jìn)進(jìn)尺以及圍巖支護(hù)效果是表征快速掘進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用效果的最直觀指標(biāo)。在35061 運(yùn)輸順槽完成安裝調(diào)試后，開始進(jìn)行巷道掘進(jìn)及支護(hù)工藝，在后續(xù)監(jiān)測期間巷道掘進(jìn)進(jìn)尺平均達(dá)到600 m，耗時(shí)7 個(gè)月完成掘進(jìn)（其中一個(gè)月停工未生產(chǎn)），具體在掘進(jìn)期間各月掘進(jìn)進(jìn)尺統(tǒng)計(jì)情況如表2 所示。在快速掘進(jìn)系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用過程中各工種均可相互配合，各設(shè)備均可靠運(yùn)行。

表2 各月掘進(jìn)進(jìn)尺統(tǒng)計(jì)情況 m

掘進(jìn)時(shí)對巷道頂?shù)装逡约跋飵蛧鷰r變形情況進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測期間頂?shù)装?、巷幫最大變形量分別被控制在68 mm、25 mm，且頂板未出現(xiàn)離層情況。表明采用快速掘進(jìn)系統(tǒng)以及文中所述支護(hù)可實(shí)現(xiàn)對圍巖的有效控制。

快速掘進(jìn)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)、圍巖支護(hù)以及煤（巖）運(yùn)輸?shù)耐竭M(jìn)行，使得巷道圍巖支護(hù)效率提高30%以上，錨掘運(yùn)等工藝平行作業(yè)效率由25%提升至50%，較礦井其他巷道采用的綜掘機(jī)掘進(jìn)方式巷道掘進(jìn)進(jìn)尺以及掘進(jìn)效率提升幅度均超過1 倍以上。

4 結(jié)論

將融合破巖、支護(hù)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)為一體的快速掘進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用到巷道掘進(jìn)中，可有效解決采用綜掘機(jī)雖可在一定程度上提升巷道掘進(jìn)進(jìn)尺但是仍無法解決巷道掘進(jìn)速度與采面推進(jìn)速度不匹配問題，以及由此帶來的錨桿支護(hù)施工效率低，破巖、支護(hù)以及排矸等工作無法平行作業(yè)導(dǎo)致的綜掘機(jī)掘進(jìn)進(jìn)尺不高的問題，可實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)機(jī)的支護(hù)目標(biāo)。