煤矿快速掘进技术的研究与探索

煤矿快速掘进技术的研究与探索

王海周

陕西有色榆林煤业有限公司   陕西 榆林719000

摘要：陕西有色榆林煤业有限公司通过优化掘进设备配套、采掘工艺、支护参数，掘进成本显著降低，掘进更加安全高效，安全效益显著，并且实现掘进成本的显著降低。

关键字：掘进；经济效益；安全效益

1 矿井工程地质概况

陕西有色榆林煤业有限公司工作面3号煤层：黑色，半光亮型煤，玻璃光泽，煤岩组分以亮煤为主，条带状结构、层状结构，少含碎块。全工作面呈倾角0.2°～0.5°，该岩层普氏系数为4。根据2022年《矿井瓦斯等级鉴定报告》矿井属低瓦斯，临近的30202掘进工作面瓦斯涌出量为0.31m3/min，二氧化碳涌出量为1.36m3/min，煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类，最短自然发火期为54天。巷道围岩特征：老顶岩性为中砂岩～粗砂岩，厚度32m；直接顶岩性为泥质粉砂岩～粉砂岩，厚度5.5m；伪顶（局部）岩性为泥岩～粉砂质泥岩，厚度0.2m。

2 巷道断面和设备配置

调研巷道30203工作面胶运顺槽巷道掘宽5.8m，净宽5.6m，掘高4.6m，净高4.3m，掘进断面25.20m2。

配置设备：DM300型锚杆机+CMM2-27型二臂锚杆钻车。DM300型锚杆机技术参数：外形尺寸（长×宽×高）6.5×3.2×2.15m，机身重量35T，总功率90kW，适应采高2.3～4.6m，最大支撑高度5m，钻臂数量为4条钻臂；CMM2-27型二臂锚杆钻车技术参数：外形尺寸（长×宽×高）5.7×1.45×2.9m，总功率45kW，最大支撑高度5.6m。

3巷道支护参数

30203胶辅运顺槽顶板采用金属网片、金属锚杆、锚索联合支护，30203胶运顺槽正帮均采用玻璃钢锚杆支护，30203胶运顺槽副帮采用金属锚杆、聚酯纤维网支护，30203辅运顺槽正帮、机窝子抹角采用玻璃钢锚杆、聚酯纤维网支护。具体支护布置如下：工作面胶运顺槽锚杆每排6根，间排距1120mm×1200mm，呈矩形布置，锚索每排打2根，间排距2400mm×2400mm，呈矩形布置；帮部锚杆每排3根，间排距1400mm×1200mm。靠胶运顺槽副帮2150mm打一排单轨吊锚杆，间距为1200mm，锚杆外露长度保证在50mm～100mm之间,并涂抹锂基黄油保护，防止生锈影响正常使用。

遇到地质构造时的补强措施：（1）在掘进过程中，如果遇到顶板不完整或有离层时，应采取加密锚杆支护或增设锚索钢带的办法来加强支护，顶板有淋水时，加强工程质量检查，加大抽查锚杆拉拔试验密度；（2）若局部地质构造复杂，顶板破碎，原设计支护达不到要求时，必须采取增加锚杆数量，同时缩短锚杆间排距为600mm～800mm,或挂钢带、金属网、打锚索支护等办法来加强支护，短掘短支，掘进过程中司机严禁进入空顶区，严防冒顶事故发生（3）遇到冲刷带或特殊地质构造带时，严格按照过地质构造带安全措施施工。

锚杆检测标准要求：（1）锚杆间排距、起锚距必须符合设计要求，锚杆孔深误差0～+30mm，锚杆安装外露长度露出螺母10～50mm；（2）锚杆托盘必须紧贴煤岩面；（3）锚杆、树脂锚固剂和托盘材质必须符合设计要求；（4）锚杆角度误差±5°，锚杆孔的方向与井巷轮廓线的夹角不小于75°；（5）金属锚杆扭矩不小于100N·m，锚固力不小于50KN，玻璃钢锚杆扭矩不小于80N·m，锚固力不小于30KN。

锚索检测标准要求：（1）钻孔方向与巷道轮廓线（或岩层层理）角度不小于87°，安装深度不小于设计的深度的95%；（2）锚索预紧力不小于120KN；（3）锚索间排距必须符合设计要求，张拉锁紧后外露长度为150mm～250mm；（4）锚索、树脂锚固剂和托盘材质必须符合设计要求。

联网标准要求：顶、帮网搭接要求：钢筋网片之间压茬部分为100mm，网片要铺设到位、铺平铺展、搭接合理、紧贴顶板壁帮。

4管理技术措施

4.1 超前地质资料分析，科学制定技术措施

每月中下旬积极组织施工单位分析地质预报资料，对下月可能出现的影响，超前制定科学技术措施，减少影响掘进因素。

4.2合理劳动组织，保证正规循环

采用各工种平行与顺序作业相结合的作业形式。各工种之间尽可能组织平行作业，即将工作面的工人按生产需要分成若干工种，各工种各负其责，互相配合，共同完成工作面的掘进工作。综掘队目前在册人数100人，配备队长、生产副队长、机电副队长、主管技术员和技术员各1人，跟班队长3人，该队设置3个生产班和1个机电检修班，中、夜班两班进尺，早班为机电设备检修和补打锚网索作业。

作业方式：工作面采用双巷掘进方式，一次掘进成巷，掘进与支护交替作业，采用“三、八”制作业，生产班三班二倒（共三个生产班，另一个班轮休），一个班检修。

工序安排：生产班三班二倒（共三个生产班、另一个班轮休），每班生产8小时；即完成采煤、运煤、打锚杆、紧锚杆、接挂风筒和清理浮煤等工作；检修班每班8小时，每天进行设备的正常检修外，同时负责工作面机电设备搬迁、电缆的延伸和吊挂、皮带延伸、运送材料等，材料运输通过无轨胶轮车运送至工作面材料存放处。

5快速掘进线项目取得的效果

快速掘进线项目的实施，实现了深井复杂地质条件下煤巷“掘、锚、支、运”一体化作业，提高了煤巷综掘单进水平，经济效益显著。主要体现为以下两个方面：

5.1 单进水平显著提升，掘进成本显著降低

快速掘进线项目自实施后，通过不断的摸索总结，职工操作水平不断提升，快速掘进线项目现场实施效果明显。随着快速掘进线项目的开展，掘进进尺显著提高掘进成本显著降低。

5.2 现场作业安全高效

通过优化掘进设备配套及工艺，分析快速掘进设备的适应性，优化生产组织方式，对比传统掘进工艺，通过收集、分析快速掘进线项目实施相关数据，现场作业更为安全高效。

表2 新工艺与传统工艺作业环节对比表

6 结论

陕西有色榆林煤业有限公司通过优化掘进设备配套及工艺，与传统掘进工艺相比，掘进进尺显著提高，掘进更加安全高效，实现掘进成本的显著降低。

参考文献：

[1]王兆瑞;代卫林.岩巷综掘快速掘进线在九龙矿的应用研究[J].煤炭与化工.2021,44(12):26-28+34.             

[2]唐兴海.鲁西煤矿岩巷快速掘进作业线的技术攻关[J].石化技术.2018,25(10):161.

[3]刘亚志;毛文勤;张帆.煤矿巷道快速掘进技术及快速掘进装备发展现状研究[J].中国设备工程.2019(16):187-189.