半煤岩巷道快速掘进施工工艺研究与实践

半煤岩巷道快速掘进施工工艺研究与实践

姚晓峰

河南能源义煤义络煤业河南洛阳471600

摘要：在煤矿开采作业中，巷道工作面作业非常危险，也是重要的作业层，要想全面保证生产安全，提高速度与质量，则需要在稳定生产的前提下，提高技术含量，完善各项措施，不断提高煤岩巷道掘进速度，以此完成全年生产任务。通过技术完善，不断提升环节控制能力，使煤矿采掘工作面接替能够顺利进行。本文对半煤岩巷道快速掘进施工工艺研究进行了分析。

关键词：半煤岩巷道；快速掘进；施工；研究

1工程概况

某矿井21204工作面是2－1煤层二盘区首采工作面，煤层埋深619～656m，煤层倾角0°～3°。21204工作面回风巷设计长度5768.1m，以180°方位角沿煤层顶板掘进。掘进区段内煤层为全区可采的较稳定～稳定煤层，含1～3层夹矸，夹矸多为泥岩、砂质泥岩。煤层厚度1.87～2.2m，在回风巷向南600m存在X1向斜横贯整个工作面，向斜走向SW，区内延展长度约为1800m，在回风巷开口以南1235m存在S状断层，倾角为63°，区内落差10～20m，断层区内延伸长度约830m，地质结构复杂。顶板多为较完整的粉砂岩、砂质泥岩，普遍有煤线软弱夹层的分布，掘进期间易失稳掉落大块矸石；伪顶以页岩为主，容易发生局部层落。底板多砂质泥岩、细砂岩。

2半煤岩巷道快速掘进施工工艺的研究与实践

巷道快速掘进技术是一项系统的施工技术，其速率不仅与掘进设备的现代化程度有关，更与施工工艺、支护方案密切相连。近年来，随着我国煤矿大功率高效开采设备的逐步投入使用，出现了一系列采掘不平衡的现象。与浅部巷道支护相比，深部“锚－网－索”支护存在围岩变形大、支护工序时间长等问题，深部半煤岩巷道掘进经验表明，在矿井已有装备条件下，采用先进的支护技术、提高巷道支护的整体质量是提高掘进速率、平衡采掘比的重要途径。

2.1强化程序化作业

在工时测定的基础上，以单排掘支循环为核心，制定了正规循环作业图表，坚持正规循环作业，严格按照交接班、安全质量检查→延长胶带输送机→敲帮问顶、永久支护（打设锚杆、锚索）→下一个循环的生产工艺流程作业。按工作性质，将每一小班的全体人员，划分为支护组，割煤运输组，检修组等，每个人自始至终按照规定的循环次数和进度，在一定的时间内，使用固定的机械或工具，在各自的岗位上完成规定的任务，每个循环如此，每班如此，经常不变，最后形成固定人员、固定设备、固定任务、固定地点、固定时间的程序化作业，任务到组、固定岗位、责任到人。

2.2优化支护工艺

2.2.1原支护方案

巷道原采用“锚－网－索”联合支护方式。顶板采用Φ20mm×2200mm左旋螺纹钢锚杆，间排距1100mm×1000mm，托盘为150mm×150mm×12mm正方碟形钢托盘；锚索采用Φ17.8mm×6200mm预应力钢绞线，每排3根，间排距1500mm×3000mm，托盘为300mm×300mm×16mm拱形钢托盘；树脂锚固型号为CK2370。钢筋网规格Φ6.5mm×5400mm×1100mm，网格100mm。非回采帮采用Φ20mm×2200mm左旋螺纹钢锚杆，每排3根，间排距1100mm×1000mm，菱形金属网规格为3300mm×1100mm，网格50mm。回采侧帮采用Φ27mm×2000mm玻璃钢锚杆，每排3根，间排距1100mm×1000mm。双抗塑料网规格3300mm×1100mm，网孔50mm。采用该支护方案时，顶板支护工序时间长，且由于掘锚机锚臂摆动幅度的原因，中间锚索需要人工补打，严重影响了巷道掘进效率。

2.2.2支护方案优化

根据顶板连续梁理论、高预紧长锚固技术，提出如下优化原则：①新型大加固圈，充分发挥深部围岩性能，限制浅部变形，达到大小位移联动，加大承载圈的强度和厚度，抵抗应力扰动；②低密度高效能，将传统的间排距等几何参数设计，转变为锚杆支护效能的设计，以实现低密度高效能支护；③预应力维持，针对预应力随时间逐渐减小的情况，对锚杆采取二次加扭或三次加扭，以维持锚杆的高预应力，保证顶板形成连续梁。依据以上原则，并针对原有支护方案存在的问题，提出如下支护方案：试验巷道掘进长度200m，顶板采用Ф21.8mm×4000mm柔性锚杆压Ф6mm钢筋网支护，每排4根，排距为1000mm；每根柔性锚杆搭配CK2370型和Z2370型树脂锚固剂各1支、1块300mm×300mm×16mm拱形钢托盘、1个KM22型锁具；钢筋网的网孔为70mm；顶板钻眼使用Ф27mm钻头，锚固有效长度2300～2400mm，外露150～300mm；预拉力不小于200kN。帮部支护方案与原方案相同。

试验段巷道中设置了3个测站，采用十字测量法监测围岩变形，分析优化后的支护方案对巷道围岩的支护效果。测站布置于距首排柔性锚杆22m处、77m处、166m处，编号分别为KD1、KD2、KD3。两帮在距掘进工作面0～100m范围内，移近量呈线性增长，距掘进工作面100～130m之后，两帮基本稳定，稳定时两帮移近量11～23mm；顶板在距掘进工作面0～130m范围内，下沉量呈线性增长，距掘进工作面130m之后，顶板基本稳定，稳定时顶板下沉量7mm左右。优化后的支护方案可以有效地控制巷道围岩变形。

2.3施工管理

2.3.1管理制度

在巷道施工过程中，施工空间狭小，导致施工的管理困难。由于管理制度的不够完善，及在制度实施过程中存在问题，导致了部分班组出现大锅饭现象，影响了工人的积极性。其次，在分配工资时存在平均主义，在好的班组和一般的班组差别不大，长时间导致工人在心理上认为干好干坏都是一个样。缺乏定量化的标准来衡量工人的工效，依据工程质量及材料消耗给予奖励或惩罚。

2.3.2提高工人的素质

a）分配一定数量懂技术的人才，定时对掘进配套设备进行检修，提高设备的可靠性，减少设备的维修时间，提高工人正常工作的时间；b）在合理的设计割煤工艺的情况下，使掘进机司机能熟练适应在当前地质条件下的切割操作，提升掘进的效率；c）对掘进工作面员工进行培训，使其熟悉在掘进过程中巷道成的整个流程，并能实时地根据需要进行调整工序，实现巷道的快速掘进，同时应熟悉基本机械设备故障的处理与识别；d）调派相关人员外出考察学习，增进同行业间的经验交流，不断提高职工的业务能力和操作水平。

结束语

通过划分作业区域，固定工作岗位，优化劳动组织，配套施工机具，明确作业流程，为综掘工作面锚杆支护工作建立了一套规范化的作业标准。通过实验研究和实践应用，优化了截割工艺、工作参数和锚杆、锚索施工工艺，提高了半煤岩巷道的单进水平。半煤岩巷道快速掘进技术的研究，保证了施工安全，降低了成本，提高了劳动效率，为建立安全、高效、可持续发展矿井奠定了基础。相比于国外其他发达国家，我国在快掘工艺的改进方面还有很长的路要走。同时，国产其他煤机装备在关键技术上还是依靠进口，达不到完全自主的水平，这还需要我们投入大量精力进行改进。

参考文献

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