綜掘機在大傾角厚煤層切眼掘進中的實踐

摘 要：清水營煤礦在大傾角厚煤層開切眼掘進中大膽嘗試采用綜掘機進行擴幫掘進，經過實踐證明，這種施工工藝有利于提高工程質量，保證生產任務按期完成，而且取得了良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：綜掘機；掘進；工藝；開切眼

引言

開切眼掘進可以采用兩種施工工藝：炮掘和綜掘機掘進。在傾角小于綜掘機爬坡范圍內的煤層都可以采用綜掘機進行掘進。清水營煤礦屬于鴛鴦湖礦區中的一個井田，地質條件復雜，圍巖為“三軟”巖層。首采工作面110201工作面開切眼使用爆破掘進，掘進后頂板下沉、底鼓，掘進速度緩慢，影響整個綜采工作面的安裝。110202工作面在開切眼掘進中先用爆破進行導硐，然后使用綜掘機進行擴幫，通過炮掘工藝和綜掘機掘進工藝的比較，現場實踐檢驗證明，在清水營煤礦要使用綜掘機掘進開切眼，才能保證安全生產的需要。

1 工程概況

110202工作面開切眼以22°55'40\"下坡沿二煤底板施工，二煤的物理特性為黑色、塊狀、半暗型煤、弱瀝青光澤，節理及裂隙發育，煤質較軟，為簡單結構的穩定煤層。煤層總體呈現由西向東、由北向南逐漸變薄的趨勢。本區總體為單斜構造，煤巖層傾向800～870，平均840，傾角220～270，平均22°55'40\"，煤層平均厚度4.2m。煤巖層沿走向、傾向有一定的起伏變化。工作面頂板粗砂巖，膠結松散孔隙發育，巖層滲透性強，導水性好，富水性強。在110202工作面切眼掘進過程中，巷道頂板會出現滴、淋水現象，正常涌水量為2.0～10.0m3/h，最大涌水量40.0m3/h。巖石普氏系數：二煤f=1.6～1.9，夾矸f=2～2.3，二煤直接頂f=3～5，二煤直接底f=3～5.5。

2 110202工作面開切眼支護設計

2.1 第一次設計施工工藝：使用光面爆破，先導硐然后擴幫

導硐巷道斷面：凈斷面10.88m2，矩形斷面，凈寬3400mm，凈高3200mm。

擴幫后斷面設計為：凈斷面24.0m2，矩形斷面，凈寬7500mm，凈高3200mm。

采煤機機窩斷面設計為：凈斷面25.6m2，矩形斷面，凈寬8000mm，凈高3200mm。

2.2 導硐永久支護形式：錨網、鋼帶支護

錨桿規格：頂部采用Φ20×2500mm左旋無縱筋樹脂錨桿；老塘側采用Φ18×2100mm圓鋼端頭錨桿；擴幫側采用Φ16×2000mm玻璃鋼錨桿；錨桿間排距：頂部間排距750×750mm；幫部間排距1000×800mm，矩形布置；藥卷規格：型號MSK23/70，頂部每根錨桿充填2節，幫部每根錨桿充填MSK35/35型號1節藥卷，其錨固力不小于50KN；托板規格：鐵托板，其規格為：長×寬×厚=150mm×150mm×10mm；鋪網：頂部采用雙層網，先布置一層塑鋼網，再布置一層鋼筋網，鋼筋網網目規格150×150mm，塑鋼網網目規格為50×50mm，短邊對接，長邊搭接200mm。老塘側和擴幫側幫部采用鋼塑網，長×寬=10m×2m。鋼塑網沿走向方向鋪設，短邊對接，長邊搭接，搭接長度為200mm，鋼帶：采用W型鋼帶，與錨桿同排布置。

2.3 擴幫永久支護形式：錨網帶、一梁二柱、戴帽點柱聯合支護

錨桿規格：頂部采用Φ20×2500mm左旋無縱筋樹脂錨桿；老塘側采用Φ18×2100mm圓鋼端頭錨桿；擴幫側采用Φ16×2000mm玻璃鋼錨桿；錨桿間排距：頂部間排距750×750mm；幫部間排距1000×800mm，矩形布置；藥卷規格：型號MSK23/70，頂部每根錨桿充填2節，幫部每根錨桿充填MSK35/35型號1節藥卷，其錨固力不小于50KN；托板規格：鐵托板，其規格為：長×寬×厚=150mm×150mm×10mm；鋪網：頂部采用雙層網，先布置一層塑鋼網，再布置一層鋼筋網，鋼筋網網目規格150×150mm，塑鋼網網目規格為50×50mm，短邊對接，長邊搭接200mm。老塘側幫部采用一層鋼塑網；擴幫側采用長×寬=10m×2m的鋼塑網，鋼塑網沿走向方向鋪設，搭接長度為200mm。鋼帶：采用W型鋼帶，與錨桿同排布置。切眼形成后，在切眼內兩幫每隔5m架設一個木垛加強支護，左右交替布置，要求接頂密實；頂板采用“一梁二柱、戴帽點柱”聯合支護。

3 綜掘機擴幫施工工藝

由于巷道初始設計炮掘施工進度緩慢，煤層傾角220～270，平均22°55'40\"，為了保證綜采工作面安裝工程按期施工，擴幫時大膽嘗試采用EBZ150A型綜掘機進行110202工作面擴幫掘進（EBZ150A型綜掘機爬坡能力±16°），為了克服傾角大，防止綜掘機下滑，后面使用絞車進行牽引，綜掘機后面配套使用刮板輸送機和膠帶輸送機運煤。

4 綜掘機割煤工藝流程

4.1 開機前準備→校檢中線→啟動綜掘機調整截割頭→打開綜掘機噴霧，同時開始割煤→用綜掘機截割頭刷齊巷道兩幫并出煤。

4.2 臨時支護。綜掘機割煤完成一個循環，立即按照設計要求進行前探梁臨時支護。

4.3 裝煤、運煤系統。綜掘機割煤并運煤→清理浮煤至綜掘機鏟板上→綜掘機第一運輸機→切眼刮板輸送機→風巷膠帶輸送機→風井皮帶。

4.4 割煤順序。正常掘進時采用自下而上、左右循環，先割中間后刷幫的進刀方式進行割煤。刷幫時，將掘進機后退，截割頭由導硐側向擴幫側進行刷幫。

5 綜掘機掘進防滑

綜掘機在作業全過程中，以自身動力為主，但考慮工作面傾角平均25°，綜掘機后退比較困難，所以采用JH-20絞車對綜掘機進行輔助牽引，絞車在靜止狀態下也可起到防止綜掘機下滑的目的。綜掘機后退動作順序：絞車牽引→綜掘機后退→綜掘機到位→絞車停車。

6 綜掘機掘進與爆破掘進工藝比較

6.1 進度方面

炮掘：每天三班生產，掘進進尺1.6米/班，合計4.8米/天，每月144米。綜掘：每天三班生產，掘進進尺4.0米/班，合計12米/天，每月360米。

6.2 工程質量方面

炮掘：由于放炮對巷道圍巖產生震動，巷道擴幫后在24m2大斷面下，局部頂板出現掉包，個別單體支柱被崩倒，掘進速度慢，永久支護速度慢，巷道成型差，支護效果差。綜掘：綜掘機割煤，頂板完整，不會產生很大震動，掘進速度快，永久支護速度快，巷道成型好，支護效果好。

6.3 其他方面

炮掘：頂板淋水大，一梁二柱架設效果差，接頂不嚴密。綜掘：頂板淋水小，一梁二柱架設質量好，接頂嚴密。

7 結束語

從以上三個方面比較可以看出，綜掘機掘進切眼在進度、質量以及其他方面都比炮掘有優勢，經過實踐檢驗綜掘機掘進開切眼取得了成功，同時也取得了良好的經濟效益和社會效益，為大傾角工作面進行綜掘機掘進提供實踐經驗。清水營煤礦在今后開切眼掘進過程中都可以采用綜掘機進行掘進，這樣即可以加快掘進速度，又能保證巷道工程質量。

參考文獻

[1]熊繼有，錢聲華.煤礦鉆井高效破巖新進展[J].天然氣工業，2004.

作者簡介：史成俊（1975-），男，畢業于太原理工大學，礦井建設專業，礦建工程師，現任神華寧夏煤業集團清水營煤礦生產準備隊隊長，主要從事井下巷道掘進與維修安全生產管理工作。