張衛(wèi)國

（山西汾西瑞泰正中煤業(yè)有限公司，山西 靈石 031300）

引言

隨著綜采裝備自動化程度、技術技術水平等不斷提升，綜采工作面推進速度不斷增加，礦井采掘接替緊張局面進一步凸顯[1-2]。實現巷道快速掘進對提高礦井經濟效益以及煤炭開采效率等有重要意義[3]。巷道快速掘進是基于掘進、圍巖支護、運輸等工序的優(yōu)化配置實現。山西某礦北翼5 采區(qū)回采巷道掘進期間面臨巷道斷面大、復合頂板或者偽頂、巷道埋深大等因素制約，巷道掘進地質條件較為復雜，從而在一定程度上制約巷道掘進效率[4]。

1 11501 工程概況

11501 工作面為北翼5 采區(qū)首個回采工作面，采面回采的5 號煤層厚度介于1.4～7.6 m，平均厚度3.0 m，傾角5°，埋深580 m。11 號煤層上覆有厚度0.3～0.6 m 炭質泥巖偽頂，直接頂為厚度3.3 m 砂質泥巖、節(jié)理發(fā)育，基本頂為厚度7.6 m 中粒砂巖；直接底為厚度0.7～1.9 m 炭質泥巖，基本底為厚度18.5 m粉砂巖。

11501 運輸巷沿著11 號煤層底板掘進，設計長度2690m，巷道斷面為矩形（凈高、凈寬分別為4.75m、3.0 m），采用錨桿（規(guī)格22 mm×2 200 m）、錨索（規(guī)格18 mm×6 300 m）、金屬網組合支護，具體巷道位置見圖1 所示。巷道采用綜掘方式，巷道現階段掘進速度平均為240 m/月，按照此掘進速度預計礦井將面臨2 個月無面可采困局，為此對巷道掘進技術進行針對性優(yōu)化。

圖1 巷道位置關系

2 巷道掘進、運輸及支護優(yōu)化

2.1 強化超前地質勘探

在11501 運輸巷掘進前，即采用產前鉆探以及物探等組合方式對掘進前方地質條件進行探測，以便提高地質災害應對能力。在巷道掘進過程中可充分利用綜掘設備檢修時間對掘進面前方煤巖體賦存情況進行探測，實現掘進、地質勘探動態(tài)平行，提高巷道掘進效率。

2.2 掘進工藝優(yōu)化

2.2.1 合理確定綜掘設備

在11501 運輸巷開始掘進前，即根據巷道掘進斷面、掘進區(qū)域地質條件、掘進進尺以及礦井現階段綜掘設備配備情況，合理選擇綜掘機型號。在掘進巷道內帶式輸送機一般滯后掘進迎頭一定距離，在此區(qū)間可通過刮板輸送機、轉載機完成煤矸轉運工作。根據11501 運輸巷現場實際條件，巷道掘進擬采用MGH720 綜掘機，該綜掘機不僅可實現高效煤煤、提高掘進效率而且可截割堅硬巖層，具由自動化程度高、便于操作等優(yōu)點，具體11501 運輸巷內布置的綜掘作業(yè)線見下頁圖2 所示。

圖2 11501 運輸巷綜掘作業(yè)線

2.2.2 依據現場地質條件對綜掘機進行改進

根據已有超前探測資料預測11501 運輸巷在掘進過程中會遇到煤層變薄段，煤層最小厚度僅為1.6 m，掘進機在此范圍內需要截割頂板巖層掘進。綜掘機在破巖期間存在截割頭、截割齒及其他設備磨損、故障率高等問題，同時破巖效率不高，掘進速度慢。為此，在巷道掘進至煤層變薄區(qū)域時，可在綜掘機截割頭上提前焊接高強度鋼板，以便降低截割齒磨耗、綜掘設備故障率，提高綜掘機開機率以及掘進效率。

2.3 運輸系統優(yōu)化

實現機械化、連續(xù)化運輸對提高巷道掘進效率具有顯著的促進意義。傳統巷道掘進運輸采用礦車運輸方式，存在需頻繁鋪軌、倒車等問題，同時運輸效率不高、需要大量輔助運輸人員。為此，對運輸系統進行優(yōu)化，具體采用可伸縮帶式輸送機、落地刮板輸送機以及轉載機相結合方式對煤炭進行運輸，通過帶式輸送機搭接將煤炭運輸至地面，提高原煤運輸效率。

2.4 巷道圍巖支護工藝以及支護參數優(yōu)化

確保巷道圍巖穩(wěn)定并提高支護效率對提高巷道掘進效率具有顯著促進意義，特別是在復雜地質條件下實現巷道高效、安全支護可為掘進贏得時間，提高掘進進尺。采用先進、可靠的支護設備可提高圍巖支護效率，根據11501 運輸巷現場實際條件，提出采用機載錨桿鉆機提高支護效率，具體采用的錨桿鉆機結構見圖3。通過在綜掘機上使用機載錨桿鉆機可實現破煤、圍巖支護同步開展，降低支護給掘進影響。

圖3 機載錨桿鉆機結構示意圖

在滿足巷道圍巖控制基礎上，對支護參數進行優(yōu)化，可適當降低支護工作量。依據11501 運輸巷圍巖條件，對錨桿布置進行優(yōu)化，具體為：運輸巷圍巖支護采用錨桿索耦合方式，根據圍巖條件對支護密度進行調整，當圍巖條件較好時可適當降低錨桿索支護密度，通過增加錨桿間距并滯后施工錨索提高圍巖支護效率，達到提升掘進效率目的；更換錨桿錨固劑，具體由2 支Z2835 錨固劑改為1 支Z2850，錨固劑錨固時間由1 min 縮短至20～30 s，進一步提高支護效率；巷道圍巖支護時巷幫兩側錨桿可滯后頂板錨桿一排位置施工，錨索施工可滯后掘進迎頭15 m，從而減少圍巖支護給巷道掘進影響。

3 結語

1）掘進巷道圍巖地質條件復雜時面臨圍巖控制困難、掘進影響因素多及掘機效率低等問題，根據掘進巷道現場條件對掘進過程中破煤、支護、運輸等環(huán)節(jié)進行針對性優(yōu)化可達到提升掘進效率目的。

2）依據11501 運輸巷現場實際情況，采用MGH720 綜掘機破煤巖、采用機載錨桿鉆機增加支護效率、采用可伸縮帶式輸送機+刮板輸送機提高煤矸運輸效率。現場應用后，11501 運輸巷掘進進尺平均為380 m/月，實現了快速掘進并為采面早日投產爭取了時間。