大傾角煤層回采巷道快速掘進技術

張 勇

（平煤股份六礦，河南 平頂山 467000）

1 前言

影響巷道掘進速度的因素主要有地質構造因素、裝置設備落后、施工工藝落后及施工現場管理落后等，其中地質構造因素很難進行人為改造，故提高煤巷掘進速度主要從三方面入手。該集團引進了高科技及先進技術來解決這一問題，使巷道掘進效率顯著提高，掘進速度從原來的月近170m提高到250m以上，比以前的掘進效率增加了47.1%。本文以某礦9#煤層94114工作面為例，著重分析了提高采掘效率的方法、技術、工藝、組織管理、監測及后續運輸的措施。該煤層工作面的地質環境為，煤層的平均厚度為2m；直接頂為灰色頁巖，平均厚度為4.0m；老頂為泥質頁巖，平均厚度為4.0m；直接底為灰色粘土巖和泥巖，平均厚度為4.0m；老底為白色砂頁巖，平均厚度為6m。

2 提高掘進速度措施

2.1 光爆錨噴支護技術

光面爆破可以合理利用爆破炸藥能量，這種技術開采的井巷整齊規則，符合斷面要求，而且能保證圍巖的承受能力與穩定性。光面爆破為錨噴支護奠定了基礎，光爆與錨噴的完美結合，形成了光爆錨噴技術。在實際生產實踐中，取得了良好的效果。由于木材支架、金屬支架、鋼筋混凝土支架等在不同時期和地質情況下發揮了支護作用，但效果并不是很理想。這些材質的支架靠支架本身強度被動承受壓力，不能發揮自承能力。錨噴支護以主動防御的支護方法，通過將錨桿錨入圍巖內，改變了圍巖的力學狀態，即可以在巷道內形成穩定且完整的巖石帶，利用圍巖與錨桿的共同作用，達到巷道穩定的目的。

在錨噴支護作業過程中，錨桿直徑大多為18mm，錨桿長度為1.7～2.2m，錨固劑通常使用CK-Z2370樹脂錨固劑。安裝時，錨桿螺紋進入頂板或煤幫的距離約為10～15mm，錨桿布置形式多采用梅花形，大斷面巖巷的噴漿厚度一般為120～150mm。鉆錨桿孔前，按照設計要求點好鉆孔位置，標記清楚，利用錨桿鉆機擰螺母的初始扭矩介于150N·m與200N·m之間，下一班工人進行工作時，對上一班的錨桿螺母進行二次錨固，扭矩介于250N·m與300N·m之間。

優化支護工藝。改變巖層開掘工作面的作業方式，使每班均完成開掘、噴漿、錨固的作業過程，巷道基本成型，并且定期復噴保證牢固。變更后，支護的施工工藝為：首先與上一個班組進行交接班，對設備、支護環境等進行安全檢查，畫出已形成的巷道內輪廓線；然后根據具體的輪廓特征確定鉆眼的位置，最后進行鉆眼、放炮、排煙、初噴等一系列施工活動。

根據該煤礦工作面的具體情況，頂板設置直徑20mm、長度2 000mm的20MnSi左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿7根，排間距為720mm×800mm，中間5根垂直于頂板，頂板肩窩位置的錨桿與水平方向的夾角為75°。

2.2 中深孔爆破技術

爆破時，布設爆破孔的原則為：抓兩頭、帶中間。遵循這個原則，提高炮眼利用率及進尺施工效果。在巖巷條件下實施爆破時，采取風鉆方法，每個掘進頭保證5～6臺風鉆，鉆眼深度保持2～2.2m左右。施工過程中，注意下列施工要點：一是，施工人員嚴格執行生產責任制；二是，鉆孔前確認中腰線位置，找準周邊輪廓和眼位；三是，鉆眼盡量保持為一個水平線，分布整齊，保證爆破后各工作面整齊且垂直；四是，根據巖石硬度及時調整爆破時用藥量，尤其是爆破眼內的裝藥量，提高爆破工作的效率；五是，爆破前制定合理的施工工序和施工方案，考慮可能出現的問題，爭取完成一次理想的爆破。

在煤巷條件下實施爆破時，因循環進度和炮眼深度限制，提高掘進速度并不是很容易。為了兼顧施工安全和掘進速度，必須確定頭炮眼深度。優化施工爆破參數，炮眼之間的距離約為300～350mm，利用激光指向儀確定炮眼的具體位置，在鉆孔之前需要先畫出巷道的輪廓線，提高總體光爆質量。

3 提高掘進速度需注意的問題

（1）錨桿設計參數合理，不能過于追求速度，而減少錨桿布置數量與長度，否則將對導致錨桿密度過小，起不到理想的支護效果，影響施工或采煤的正常使用，甚至將會致使巷道破壞，給巷道施工及后期采煤都會造成很大影響。因此，應結合實際情況，努力提高施工技術及工藝水平來加快掘進速度，不能盲目的為了追求速度而放棄質量。

（2）隨著煤巷的推進，巖層中豎向應力會逐漸增加，然而掘進速度的增加，煤巷圍巖破壞區面積會減小，變形時間縮短，相應的圍巖體的位移也有所減小。但當掘進速度超過某一定值，則會產生這樣一種情況，巖層應力沒及時得到釋放，造成頂板內應力集中，能量聚集，則有可能產生沖擊地壓、崩塌、巖爆等災難性事，給安全生產帶來很大的隱患。因此，并不是掘進速度越快越好，它存在一個最佳掘進速度，當實際掘進速度小于最佳掘進速度時，則可以安全生產；當實際掘進速度大于最佳掘進速度時，則將會危及安全生產。在生產實踐中適當提高工作面的推進速度，不僅可以保證生產安全，還可以提高一定的效益。

4 結論

掘進速度并不是越快越好，它存在一個最佳掘進速度。另外，本文給出了在斷層破碎帶與堅硬巖石兩種地層中巷道快速掘進的技術方案，為其他類似工程提供了寶貴的經驗。

[1]顧群虎.德國煤礦大斷面巖巷快速掘進技術研究[J].管理錦囊,2009,18(6):51-52.