掘進機施工半圓拱形曲線巷道的方法與實踐

薛明 鐵法煤業（集團）有限責任公司曉南礦

一、概述

（一）巷道位置及地質條件

該巷道布置為半煤巖巷和巖巷混合布置，煤層平均厚度為1.5米，煤層頂板以砂巖為主，巷道坡度為先掘進平巷在掘進12°上坡與二水平北二材料上山貫通。

（二）工作面主要設備配備

工作面綜掘機采用由佳木斯生產的EBZ200A型懸臂式掘進機，運輸采用SGW-40型刮板輸送機和SSJ-800型膠帶輸送機，支護采用MQT130型錨桿鉆機和氣動鑿巖機。

（三）巷道斷面及支護設計

該巷道斷面設計為墻高1.3米，寬度為5.1米（凈寬4.8）的半圓拱形巷道。根據同煤層礦壓觀測數據及支護經驗，巷道頂板錨桿選用Φ22×2200mm全螺紋等強錨桿，間距800mm，排距800mm；幫錨桿選用Φ22×1600mm全螺紋等強錨桿，間距800mm，排距800mm。

二、工作面施工方案

（一）曲線段劃分

該曲線段設計弧長48.24米，曲線段圓心角為109°54′，為滿足曲線段巷道施工精確性并結合生產條件，將曲線段劃分為4個區段，即每個區段計弧長12.06米（弦長11.94米），曲線段圓心角為27°28'30"。

（二）區段施工

1.繪制巷道輪廓。將整個曲線段劃分為單個小區段后，對小區段進行半圓拱型輪廓定位施工，即在工作面迎面畫出巷道的輪廓線，繪制輪廓線時采用描點法或畫圓法。描點法是通過對巷道的幾個特征點進行定位后進行畫線描繪巷道輪廓；畫圓法是通過找到半圓拱的圓心，用半圓拱的半徑在巷道內畫出巷道輪廓。

2.巷道進尺確定。由于劃分為小區段后仍為曲線巷道，因此要想施工出符合要求的巷道，必須采取調角施工的方法即前進左幫排距大于右幫的排距。根據外側曲線:中間曲線:內側曲線=0.898:1:1.101，因此按設計排距800mm計算等出前進左幫進尺719m、中心進尺800mm、前進右幫進尺881mm。為滿符合施工的可操作性，采用一刀一排法施工。兩幫割成直線與曲線相差2毫米，該施工方法施工的巷道滿足要求。

3.巷道截割方式。截割時采用綜掘機一次性截割出全斷面。先截割巷道中間部分，距巷道輪廓線預留出200-300m未截割的部分，然后在截割處巷道輪廓，在巷道輪廓基本截割完成前，通過畫圓法在一次對巷道輪廓進行測量，對尺寸不符合要求的在一次截割，全部完成后進行臨時支護工作，然后進行永久性支護，進入到下一循環。

4.貨物運輸。由于施工曲線巷道膠帶輸送機不能轉彎，因此采取鋪設刮板輸送機的方式進行。當皮帶延直線方向到達位置后，安設一部刮板輸送機，刮板輸送機有一定的彎曲能力且靈活性較好，當到達轉彎極限后，將該刮板輸送機調整位置并調直，然后在布置一部刮板輸送機。

（三）施工注意事項

1.由于施工時采用激光指向儀定位，因此在施工每個區段時都要重新布置激光指向儀，且每個區段的過渡接段要提前給定數據，確保施工的連續。2.為確保曲線段半圓拱型巷道成型的效果，每天對兩幫位置進行效驗，然后對數據進行更新，小班必須按重新修訂的施工尺寸圖施工，保證施工質量。

三、采取用此施工方法的優勢

（一）施工安全方面

以往施工此類巷道采用爆破施工法時，存在著較多安全隱患，易在生產過程中出現安全問題，主要危害如下：爆破后由于炮煙未完全吹散，人員進入工作面，造成有毒氣體中毒，產生較嚴重的后果；處理殘炮，瞎炮時未按照安全規程有關規定執行，將造成傷害性事故；爆破后的頂板受震動影響，出現巖石松動或支護失效的現象，未及時處理，造成工作面內作業時出現頂板事故等。

通過采用綜掘機截割的施工方有效的杜絕了以上在爆破施工方面易出現的安全隱患，給安全生產創造了良好的環境。

（二）施工速度方面

采用綜掘機施工期間，采用三八制作業方式，原班掘進生產，日平均進尺6米，共完成半圓拱形巷道78米（其中曲線段48米），包括安裝拆除設備共計16天。采用爆破法施工時，同樣采用三八制作業方式，施工方式為三掘一噴，由于巷道高度較高施工時需分層進行施工，前兩個班次進行掘上半部分，第三個小班負責拉低以達到設計要求，然后噴漿班進行噴漿，日進尺2.4米，預計施工周期36天。

（三）材料使用方面

1.節省臨時支護錨桿數量。不論是采用爆破施工，或是采用綜掘機施工，巷道錨桿支護設計完全相同，而在臨時支護方面綜掘機采用的是別頂桿可循環使用，而爆破法采用的是打超前支護錨桿的方式，因此每循環多用錨桿3根（錨固劑3根），造成了而外的材料消耗。2.節省打眼器具消耗量。目前我礦采用爆破法施工時，打注炮眼全部使用風動鑿巖機，工作面正常布置炮眼時采用2臺鑿巖機，因此較綜掘工作面增加了鑿巖機配套材料的消耗。3.節省噴漿料。由于綜掘機截割出巷道的成型較好，巷道尺寸誤差均控制在100mm之內，且支護也非常穩定，巷道效果圖如圖5，無需在進行噴漿加強支護，因此每米巷道節約噴漿料2.27m3，每米巷道節約成本680元，該工程在噴漿方面共節約5.3萬元。

（四）結論

通過施工前的理論研究，在加上在施工過程中不斷提出問解決問題，較好的完成了本工作面的創新施工工藝，通過與以往施工方式的對比，較明顯的得出了該種方式的高效性。該施工方式在施工環節上還有不少可以進行優化的地方，將通過以后實踐不斷的創新，不斷提高，來增加礦井開拓巷道的施工效率。