復雜地質條件下煤巷大斷面支護及綜掘機拐彎技術

【摘 要】復雜地質條件下煤巷采用架工字鋼棚支護，利用大體積EBZ220型掘進機掘進，巷道變向掘進機拐彎及煤巷大斷面支護成為非常重要施工工藝技術，通過復雜地質條件下煤巷大斷面支護及綜掘機拐彎技術實踐，總結出了一套經驗，為類似條件下的施工提供了借鑒。

【關鍵詞】煤巷大斷面支護；綜掘機拐彎

一、概況

（一）巷道基本地質概況：海孜煤礦764工作面是86采區中煤組7煤層第二個綜采工作面，所處地層屬于古生代二疊系山西組。工作面地面標高+27.4～+28.5m，機風巷標高-302～-337m 。工作面回采為7煤層，煤層厚度0.7～2.9 m、平均厚1.9m。煤層結構較簡單，傾角10°～21°，平均15°，7煤層較穩定，黑色、塊狀或粉沫狀，內生裂隙發育，工作面整體為NNW單斜構造，地層傾角較為寬緩，對工作面掘進影響斷層較多，受斷層影響，煤巖層傾角變化較大，巖石較破碎。7煤層偽頂為炭質泥巖，厚度0.3m，直接頂板為泥巖、粉砂巖，厚度0.8～3.5m，老頂為砂巖，厚度2～7m ，7煤層直接底板為泥巖、粉砂巖，厚度5.1～21.7m。

（二）巷道支護概況：764工作面走向長900m，傾斜長即切眼長度110m，工業儲量32萬T。工作面機風巷均采用架29U型鋼棚支護，后期距切眼中30m改為架11#工字鋼梯形棚支護（棚梁長3.8 m、棚腿長2.9 m、巷道凈高2.6 m），切眼采用架11#工字鋼梯形棚支護，機巷斷面規格：凈寬×中高=5m×3.4m，風巷斷面規格：凈寬×中高=4m×3.2m，切眼斷面規格：棚梁長3.4 m、棚腿長2.9 m、巷道凈高2.6 m。以上斷面均采用鐵背板、黒塑網、竹笆腰幫過頂，機風巷棚距800mm（中-中），切眼棚距700mm（中-中）。

二。巷道施工狀況

（一）施工狀況：由于地質條件復雜，掘進施工難度大，進度慢，嚴重影響礦井生產接替，面臨接替極其緊張局面，礦決定對764工作面采用綜掘機掘進，即先掘機巷拐彎再施工切眼，最后拐彎施工風巷的施工方案，無疑對礦井的安全生產和效率的提高有重要的意義。面臨生產接替極其緊張情況下，在施工到764切眼開窩位置時，需掘進機繼續打導硐施工764切眼，這就意味著掘進機需要原地回轉86°角進入導硐方向，而導硐的寬度僅為3.5m，此時突然遇見一條落差5m的正斷層，將煤層抬高至巷道頂板，無疑增大了綜掘機拐彎施工難度，且為我公司第一次實行綜掘機拐彎施工導硐，經過仔細研究現場實際情況，結合掘進機現有尺寸及性能，采用計算機模擬實驗等，摸索出適合自身特點的拐彎施工方式。同時制定煤巷大斷面拐彎巷道支護方案設計。

（二）巷道施工基本條件

1、綜掘機類型：綜掘機為上海創立礦山設備有限公司生產的EBZ220型懸臂式掘進機，總體布置合理，強度高、剛性好，內部維護操作空間大；工作臂長，擺動角度大，適應范圍廣；整機重，重心低，切割穩定性好；整機臥底量、抬高量及變坡能力強，調動靈活方便。

綜掘機外形尺寸長×寬×高=10.4m×3.20m×1.72m。

3、煤巷大斷面支護方式：由于地質條件較復雜，切眼開窩點突遇斷層，且煤層抬高到棚梁以上4m，交叉點采用錨網索支護很難滿足要求，因此在施工中采用架棚支護，764工作面風巷采用棚梁3.8m，凈高2.6m，764導硐切眼規格為凈寬3.5m，凈高2.6m。因綜掘機拐彎要求巷道跨度大，扶抬棚后采用架梁長3.8m棚施工導硐切眼長7m、抹角斜切巷道4m作為過渡棚，對所用插梁及過渡棚全部采用φ17.8L6500mm錨索配合11#工字鋼梁聯合支護方式，按間排距1000mm×2000mm布置對頂板加強支護。見下圖

3、特殊措施：由于地質條件復雜，施工錨索加固時發現頂板以上5m全是泥巖，將原定φ17.8L6500mm錨索改成φ17.8L10000mm錨索，每根錨索使用1卷K2335及3卷Z2335型樹脂藥卷錨固，為保證綜掘機拐彎期間安全，綜掘機拐彎時選用現場經驗非常豐富的班隊長擔任拆除棚腿、栽棚腿、補單體支柱的任務，選派技術熟練水平高的司機開綜掘機，同時在綜掘機上用半圓木搭#型木垛緊貼棚梁，預防頂板垮落時給綜掘司機留有撤離的空間，整個施工過程由科區領導及技術主管在現場全程指導。

三、綜掘機拐彎施工工藝

（一）拐彎施工方式：由于地質條件復雜，我們采取人工出煤開門，將綜掘機退后撥門位置10-15m，采用放炮掘進，將綜掘機開到撥門位置后人工配合綜掘機出貨，施工導硐切眼7m、抹角巷道5m后將綜掘機二運拆除，進行綜掘機拐彎，綜掘機拐彎后進入76切眼掘進10-15m后安裝一部刮板輸送機，完成拐彎施工，利用綜掘機繼續施工764切眼。

（二）拐彎運行軌跡

圖3.掘進機拐彎運行軌跡示意圖

先將綜掘機退至A點后沿a線所示方向掘進到巷道左幫位置后，再將綜掘機退至B點后沿b線所示方向掘進到巷道左幫位置，按此方法依次掘進，最終將綜掘機運行到預定764切眼位置。

四、結論

隨著高產高效礦井建設，綜掘機的普遍使用，在井下巷道有效空間實現大體積綜掘機不同角度拐彎，保持綜掘機實現長距離施工給實踐帶來了新課題，同時也給綜掘機不同角度拐彎處的巷道支護帶來新的難題，過去我公司綜掘機所施工巷道遇到拐彎時，由于各種條件限制，一是拆除綜掘機采取放炮掘進的辦法，二是在拐彎巷道內重新做綜掘機組裝峒室，原巷道拆除綜掘機，新巷道內重新組裝綜掘機的辦法，這樣以來不能夠充分發揮綜掘機長距離掘進的優勢，經過在764工作面綜掘機機巷拐切眼和切眼拐風巷的實踐證明：在巷道拐彎處采用錨索梁架支護技術能夠安全可靠解決這一難題。通過復雜地質條件下煤巷大斷面支護及綜掘機拐彎技術實踐，總結出了一套經驗，為類似條件下的施工提供了借鑒。為公司生產接替緊張和工作面提前安裝投產贏得了寶貴的時間，為公司安全生產提高技術保障，給公司創造了巨大的效益。