大断面切眼掘进支护研究

大断面切眼掘进支护研究

郑维宇

国家能源集团神东煤炭集团保德煤矿 山西省忻州市 036600

摘 要: 我国在一个相当长的时间内将以煤炭为主要能源，煤炭工业在国民经济中占据重要地位。煤炭开采中既要寻求一种经济合理的开采方式，以便获得最大的经济效益，也要使我们生存居住的环境得到有效的保护。巷道支护技术是煤炭开采中的一项关键技术，为了取得良好的经济效益和环境效果，煤矿巷道更多的布置在煤层中，现在的大型矿井中以上都是煤巷。 本文就大断面切眼支护技术的特点、优越性、施工方法、工艺、注意事项做了相关研究。

关键词: 大断面切眼;

随着现代化矿井高产高效综合机械化开采技术的发展，煤矿的开采强度与规模大幅度增加，为满足矿井通风、运输及大型设备的安装等要求，巷道断面越来越大。切眼是工作面开始回采的地方，因煤矿综合机械化生产的需要开切眼断面逐渐增大[1]。对于复杂地质条件下的大断面切眼的稳定支护问题，我国学者对此做了大量研究在支护设计理论、支护形式及施工工艺等方面成果丰富

一、大断面切眼支护技术的特点及优越性
  1、在施工技术上，具有先进性
  大断面综采切眼支护技术相比以往的支护技术更加先进，采用的是不同于以往的作业技术，根据切面的不同，找到不同的切点，可以帮助施工部门更加依赖于技术的先进性来实现操作的简单和便利。采用的是不同的切入方式，根据受力点的不同，以及煤矿开采的煤层上覆盖面的厚度来进行支护作业。而传统的支护方式是以梯形界面，以金属架为支护材料，棚梁中部加两根金属材料作为支撑加强支护作用。而大断面综采切眼支护技术在施工过程中有效空间变大，减小了棚式支护对于安装作业的限制，作业的安全性大大提高。施工人员有了相对而言比较大的施工空间，可以更加完善的细致的完成施工任务，加快施工的速度，在某一方面也可以减少施工事故的出现，建设一个和谐安全的煤矿开采环境。
  2、在施工安全上，安全性高
  通过采用大切面综采的切眼支护技术可以帮助施工单位及时调整施工步骤和程序，并且通过初步设计之后，还要对设计的内容进行监测，监测之后没有发现异常，或者发现问题及时修正施工方案之后，在进行施工，根据具体情况来进行支护作业，可以提高施工的安全性。这种严谨的作业方式，可以保证施工的安全性，通过多次修正以及实时监控的数据才会更加准确，不仅可以提高施工的安全性，还可以提高施工的合理性和科学性。
  3、在施工成本上，节约成本，经济效益高
  由于大断面综采切眼支护技术是根据监控的实际情况，真实反映现实，在调整设计方案，因此可以大大提高设计图纸的科学性和准确性，有利于工程一次性完成，可以在一定程度上节约成本。同时这种支护技术，通过一些力学原理，减少了支护材料的使用，可以有效减少金属支护材料的数量，大断面综采切眼支护技术一般都采用锚网索支护，简化了设备的安装工艺和前期的准备工作，缩短了断面的工作面积，节省工作时间和工程材料，所以在另一方面也可以降低施工成本。

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二、巷道施工方法及工艺

(一)、施工方法

掘进巷道由无轨胶轮运输完成人员的交接班、材料的运输，利用掘锚机完成割煤、煤炭的装载，并利用掘锚机机身上的钻锚系统完成支护，梭车、连运一号车、带式输送机完成煤炭运输。工作面煤炭的破、落、装、运及巷道的支护均由奥钢联MB670/217型掘锚机和后配套设备来完成。

掘进过程中，掘锚机完成割煤并实现自动装煤工序，同时用锚掘机自带四台顶锚杆钻机来完成顶支护工序，用两台侧臂钻机和液压钻机完成帮支护工序，用梭车和带式输送机完成运煤工序，用连运一号车完成煤炭的转载和破碎工序。

(二)、掘进工艺

1. 截割方式

掘锚机掘进时，巷道一次成巷。掘锚机司机在激光指向仪的导向下掘进，每循环割入煤体1.0m。

2. 截割正规循环

掘锚机掘进截割时，将截割头调整至巷道垂直高度中部位置，向掘进方向行走掘锚机使截割头与前方煤壁接触，然后升起掘锚机临时支撑，启动运转截割头与运输机，上升截割头至巷道顶板后，切入煤体（切入深度1.0m），从上而下截割。当割到煤层底板时，收截割头，截割底煤，使巷道底板平整，装完余煤，再次将截割头调整至巷道中部，当顶帮全部支护完成后方可再进行下一个循环。掘锚机完成从巷道中部割煤至顶板，向下割完底煤，再返回至中部，割煤过程中将顶板支护完成，这一过程称为一个截割循环，生产过程中严禁超循环作业。

3. 装煤、运煤工序及具体要求

利用掘锚机完成装煤工序。掘锚机上设有装载机构（装煤铲板和圆盘耙爪）和输送机。掘锚机割煤时，煤落在装煤铲板上，同时圆盘耙爪连续运转，将煤炭装入中部运输机，运输机再将煤装入梭车内。

梭车运煤时，将梭车停在掘锚机后面装煤，当梭车前部装满时，开启输送机向后拉煤，梭车装满后，梭车司机给掘锚机司机信号停止装煤，将煤转运到连运一号车处经破碎后将煤转运到工作面胶带输送机上，工作面胶带输送机将煤运输至大巷胶带输送机，由大巷胶带输送机将煤运至地面。

4. 清理浮煤工序及具体要求

工作面浮煤分两种：第一种为掘进过程中产生的浮煤，由掘锚机司机在每班交接班前，用掘锚机装煤铲板进行清理；第二种为梭车运行时产生的浮煤，由装载机司机在每班交班前清理。

5. 掘进工作面最小空顶（帮）距、最大空顶（帮）距的确定

掘进工作面最小空顶距：由于掘锚机采用短掘短支（掘1m支1m）的掘进方式，故最小空顶距为2.2m（此距离为截割头完全缩回后，顶钻架到截割头前端的距离），最大空顶距为3.2m；每班下班前，必须支护到最小空顶位置。

掘进工作面最小空帮距：生产班支护帮锚最小空帮距为3.5m（此距离为截割头完全缩回后，帮支护钻箱到截割头前端的距离），最大空帮距为4.5m；每班下班前，必须保证支护到最小空帮的位置；最下排帮锚杆空帮距为中夜班掘进距离，但不得超过35m，每天早班将最下排帮锚杆支护至掘锚机机尾位置。

6. 延胶带输送机

巷道每向前掘进一个联巷，连运一号车向前移动一次，同时胶带机机尾向前延伸一次，以缩短梭车运输距离，即延胶带输送机。

7. 施工放线要求

工作面每掘进70m，由生产管理办公室地质测量（防治水）组放置激光中线或偏中线，煤层起伏变化较大时，可根据实际情况缩短掘进距离放线或放置巷道腰线以保证工程质量。

三、各工种之间的配合及注意事项

在正规循环作业中，当梭车停稳在接煤位置后，发出装煤信号，掘锚机司机应立即割煤并装煤，掘锚机司机应和梭车司机相互配合，保证将煤装入梭车车斗内不洒煤，不挤压掘锚机电缆；梭车在到达掘锚机机尾处接煤和连运一号车前准备卸煤时，在距两机20m时必须改用慢速；大约在靠近两机5m的距离时，必须用点动的方式移进，防止高速碰撞掘锚机和连运一号车以及挤伤人员，梭车司机在卸煤时一定要和连运一号车司机配合好，保证煤能及时被连运一号车运走，巷道支护要与掘进平行作业。总之，各工种之间应互相协调尽可能安排平行作业，提高生产效率，坚持正规循环作业，确保工作面安全生产和设备高效运转，从而实现安全快速掘进。

结语

综上所述,大断面综采切眼用锚杆支护替代木抬棚支护优越性明显，技术上先进,经济上合理,施工速度加快,采面的准备时间缩短,便于设备安装,工人的劳动强度大大减轻。巷道施工安全可靠,成本降低,具有较高的经济效益。

参考文献
   [1]任崇鹏。连续采煤机大断面开切眼快速掘进技术[J].山东工业技术，2018（22）.
   [2]潘翔。煤巷快速掘进技术研究[J].山东煤炭科技，2017（06）.

[3] 张松军，徐向鹏.煤矿切眼大断面掘进一次成巷支护技术实践[J].中国煤炭工业，2016，（06）：58-60.
  [4] 李中超，田奇伟.大断面切眼一次成巷联合支护技术的应用[J].中州煤炭，2015，（11）：78-81.

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