李杰

（山西省晉神沙坪煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036500）

0 引 言

目前，我國對于煤礦井下所使用的掘錨一體機研究方向及內(nèi)容大多在快速掘進、支護技術研究和后配套選型上，對掘錨一體機施工大斷面巷道及二次成巷掘進工藝研究極少，造成掘錨一體機只能掘進常規(guī)巷道的誤區(qū)，磁窯溝煤業(yè)近幾年來一直對掘錨一體機施工大斷面巷道掘進工序進行摸索、研究，嘗試多樣化掘進施工大斷面巷道掘進工藝及二次成巷掘進工序，通過不斷的在井下實踐應用，優(yōu)勢顯著。磁窯溝煤業(yè)10109切眼采用掘錨一體機施工大斷面切眼二次成巷掘進工序，使用切槽、采垛二次工序來完成巷道的掘進，此項工藝不僅減少職工人員投入數(shù)量及勞動強度，加強頂板支護，巷道頂板受采動影響較小，有效控制了底板，消除了諸多不安全因素，對掘錨一體機施工大斷面巷道掘進工序有了新的嘗試。

1 概 況

1.1 地面相對位置及地質情況

10109切眼掘進工作面，東面為10110工作面（未布置），南面為原煤子塔煤礦開采區(qū)域，西面為10103工作面（已于2014年7月完成回采）。對應地表為山西西北部黃土高原中—低山區(qū)地形，地表為黃土和紅土覆蓋。10109切眼地面最低點位于10109切眼與膠運順槽交叉處，地表高程為+1 050 m，推測該處對應煤層底板高程為+962 m，采深為88 m。根據(jù)《礦井生產(chǎn)地質報告》，10109工作面受S4向斜影響。S4向斜位于煤礦南部，軸線位于ZK19、補6號孔附近，軸向從北向南有所彎曲，從補6孔到ZK19孔的變化趨勢為NW—N—NNE，總體向NW傾伏。根據(jù)煤層底板等高線，10109工作面總體北高南低，掘進工作面坡度較為平緩，平均坡度為1.5°。根據(jù)井田范圍內(nèi)10-2號煤層開采情況，各區(qū)域均受到了褶皺，但影響不大。生產(chǎn)中需加強現(xiàn)場揭露情況的觀測，如揭露隱伏地質構造，需及時調(diào)整工作面，盡量減少割入的泥巖影響煤質。

1.2 巷道布置

10109切眼掘進工作面全長為200 m，全寬為7.8 m，全高為3.7 m，巷道斷面為28.86 m2，巷道凈斷面為27.65 m2（巷道凈寬7.64 m，凈高3.62 m）；切眼正對調(diào)車硐室全長為6 m、全寬為5.5 m、全高為3.7 m，開設1個；切眼內(nèi)調(diào)車硐室全長為6 m、全寬為5.5 m、全高為3.7 m，開設2個；煤機機窩全長為40 m，全寬為1.5 m、全高為3.7 m；切眼機頭、機尾各開架窩1個，全長5 m、全寬1 m、全高3.7 m，巷道開口抹角尺寸均為10 m×8 m。10109巷道平面如圖1所示。

圖1 1 01 09巷道平面Fig.1 Roadway layout of No.10109 Face

2 支護設計與工藝質量

2.1 支護設計

10109切眼支護示意如圖2所示。

圖2 1 01 09切眼支護示意Fig.2 Supporting diagram of No.10109 Cut

（1）工作面遇到地質構造時，由跟班副隊長進行現(xiàn)場指揮，停止掘進作業(yè)，匯報相關部門，并根據(jù)現(xiàn)場制定的安全技術措施，及時改變支護工藝，確保安全施工。10109切眼掘進期間頂板均采用聯(lián)合支護[1]。

（2）切眼頂支護。頂錨桿選用φ18 mm×2 000 mm圓鋼錨桿，間排距為800 mm×1 000 mm，錨索規(guī)格均為φ17.8 mm×8 000 mm，間排距為1 500 mm×2 000 mm，W鋼帶型號為0.23 m×3.6 m，鋼帶搭接布置，所用樹脂規(guī)格均為CK2360，頂網(wǎng)采用5.6 m與2.3 m鐵絲網(wǎng)支護；隨巷道掘進在皮帶外側施工一排單體支柱（排距為3.5 m），后期皮帶撤出后在切眼中心線處施工單體液壓支柱，排距為3.5 m，單體施工必須緊跟膠帶機機尾處。

（3）切眼幫支護。正幫使用φ22 mm×2 000 mm玻璃鋼錨桿，幫網(wǎng)采用2.5 m×5 m塑料網(wǎng)支護，錨桿矩形對稱布置，間排距為2 000 mm×2 400 mm；負幫選用φ16 mm×1 800 mm的圓鋼錨桿，網(wǎng)片規(guī)格為2 500 mm×5 000 mm金屬網(wǎng)支護，錨桿矩形對稱布置，間排距為1 000 mm×1 600 mm；樹脂型號均為CK2360，在掘進過程中，幫部破碎時根據(jù)現(xiàn)場實際情況縮小錨桿間排距，必須保證兩幫支護到位方可進行掘進[2-3]。

（4）掘進工作面永久支護后最大未支護距離的確定。掘進工作面循環(huán)進尺為1m，因掘錨一體機最小未支護距離為2.4 m，故距工作面迎頭最大未支護距離為3.4 m。錨索每2 m支護1排，故永久支護后錨索距工作面迎頭最大未支護距離為5.4 m，幫錨桿距工作面最大未支護距離為15 m（掘錨一體機長度+最小控頂距）。

2.2 支護工藝及檢查驗收要求

（1）頂部支護。由ABM20型掘錨一體機上4個頂錨鉆箱完成巷道頂板支護，由風動錨頭完成巷道幫支護，支護錨桿時要嚴格按照相關制度及各規(guī)程措施進行施工。切眼施工頂錨桿每排10根，間距300-800-800-800-800-800-800-800-800-800-300 mm，每排距離為1 000 mm，切槽時每一排支護7根錨桿，采垛完成后再支護補齊剩余錨桿。錨索支護采用掘錨一體機進行支護，錨索+W鋼帶進行補強支護，切眼每排支護錨索5套，W鋼帶每排使用2條。

（2）幫部支護。錨索及頂錨桿作業(yè)完成后，由風動錨頭完成巷道正幫、負幫的支護，如果巷道兩幫有片幫時，幫錨桿緊跟工作面支護，不小于正常支護強度，支護頂、幫錨桿時要嚴格按照規(guī)章制度及其規(guī)程措施進行施工。負幫施工幫錨桿每排3根，間距200-1 000-1 000-1 000 mm，間排距為1 000 mm×1 600 mm，正幫施工幫錨桿每排2根，間距200-2 000-2 000 mm，間排距2 000 mm×2 400 mm，每列支護2根。

（3）使用檢測工具對巷道支護進行拉拔、扭矩檢測。由跟班隊干對當班所施工的錨桿扭矩進行驗收，對失效錨桿及時進行補打，對當班檢測扭矩不達標的錨桿必須進行二次緊固，檢測后按要求填寫相關記錄。定期對巷道錨桿、錨索進行拉拔試驗，發(fā)現(xiàn)不達標的要及時補打，并按照要求填寫相關記錄[4]。巷道質量允許偏差規(guī)定見表1。

表1 巷道質量允許偏差規(guī)定Table 1 Specification for allowable deviation of roadway quality

3 掘進方式及工藝

（1）由掘錨一體機上4個頂錨鉆箱完成巷道頂板支護，掘錨一體機掘進一個循環(huán)時，對最前方空頂進行錨桿及錨索支護，邊掘進邊支護錨桿、錨索，風動鉆機施工幫部錨桿支護，煤炭通過掘錨一體機輸送機運至橋式轉載機，最后使用皮帶機運出。輔助運輸工作由無軌膠輪車來完成。

（2）掘錨一體機掘進切眼采用切槽、采垛2個步驟完成，激光偏中線左幫3.9 m，右?guī)?.9 m，采垛滯后于迎頭3 m以上，在巷道前方的煤壁進行切割。膠運順槽時一次成形，掘錨一體機司機在激光指向儀的導向下，激光偏中線左幫3.9 m，右?guī)?.5 m進行掘進；按照設計要求掘進。掘進至施工硐室位置時，由生產(chǎn)科及地測科現(xiàn)場確認后，再進行施工，開口時必須保證巷道無斷層及構造時再進行開口[5-6]。

（3）掘進與支護交叉作業(yè)。當掘進1 m后，進行頂部支護，后進行開機再次掘進，嚴禁超循環(huán)作業(yè)，必須做到短掘短支。檢修與支護可以平行作業(yè)。早班掘錨一體機退出工作面要支護的范圍，截割頭落地切斷電源后，工作面支護，后方檢修，互不影響。

（4）每班下班前，清理工作面浮煤及其他文明衛(wèi)生工作，做好交接班的準備工作。

（5）當掘進巷道向前推進，橋式轉載機無法接煤時，延伸膠帶機，每班延伸膠帶機必須一次性延伸到位，保證當班正常使用。

4 防范措施

（1）所有在崗人員持證上崗，工作時要集中精力，認真操作，確保操作質量。

（2）施工前及時聯(lián)系地測科放置施工線，每班交接班后校正激光，準確后方可進行掘進。

（3）每班要嚴格執(zhí)行敲幫問頂制度，認真填寫敲幫問頂記錄。

（4）沿設計坡度掘進，保證巷道頂?shù)装迤秸?，無臺階，準確掌握巷道高度，嚴禁超高或偏低。

（5）掘錨一體機司機掘進時要隨時注意觀察頂板和幫部情況，如發(fā)現(xiàn)異常，立即停機，并將掘錨一體機退至支護完好的巷道內(nèi)，消除隱患后方可掘進[7-8]。

（6）嚴禁帶載啟動掘錨一體機，應在掘錨一體機達到滿速后，方可進行掘進。

（7）橋式轉載機司機作為工作面安全員，嚴格控制人員進入工作面。應停電上鎖后，方允許人員進入檢查指導工作。

5 結 論

以往磁窯溝煤業(yè)使用連續(xù)采煤機與掘錨一體機單一施工大斷面巷道掘進工藝，材料配件投入費用高，人員投入多，空頂量大，受采動影響大，不利于管理頂板等諸多因素，尤其連續(xù)采煤機運行時副司機拉電纜安全隱患極大?，F(xiàn)使用掘進一體機配套橋式轉載機施工大斷面多樣化掘進工序優(yōu)勢顯著。

（1）掘錨一體機施工大斷面巷道掘進工序多樣化，可根據(jù)地形、煤層及頂?shù)装迩闆r選擇掘進工序，避免了單一掘進工序的約束性。

（2）掘錨一體機施工大斷面巷道支護多樣化，可根據(jù)頂?shù)装迩闆r選擇支護方案，有效控制頂板。

（3）掘錨一體機施工大斷面巷道采用切槽、采垛2個掘進工序，可以以垛為柱，加強頂板的完整性及強度，減少掘進時頂板受采動的影響。

（4）可減少設備維護及配件投入費用,并且橋式轉載機易維護，故障率低，避免了因一號連運車故障影響生產(chǎn)。

掘錨一體機施工大斷面切眼掘進工序，可以有效的化解其他掘進工藝所帶來的諸多不利因素，改變原有的掘進工序，掘錨一體機施工大斷面巷道掘進工序在條件允許的煤礦中，將具有廣闊的推廣價值[9-10]。