綜采工作面切眼大斷面一次成巷快速掘進技術應用

梁向軍

（西山煤電集團馬蘭礦，山西 太原 030205）

快速掘進是緩解煤礦采掘銜接緊張的有效方法，能為綜采安裝提供更長的時間，為采煤工作面正常接替提供保證，對實現煤礦的穩產高產和可持續發展意義重大。巷道掘進過程是一個多種工序協調、交替的作業過程，主要由掘、支、運這幾大工序組成。要實現巷道的高效快速施工，就要使各個工序之間相互協調、有序工作，確保每道工序都能高效運行，還要優化資源配置，實現掘錨一體化、支護合理化、裝運機械化，提高勞動效率。以10608工作面切眼的掘進實踐為例，對半煤巖巷道大斷面一次成巷快速掘進技術進行探討。

1 工作面概況

實驗工作面為10608工作面切眼，斷面15.6m2，寬6.0m、高2.6m，設計長度216m。切眼位于南六采區左翼，是南六采區第二個工作面的切眼。本區02#煤層平均厚度2.08m；直接頂為粉砂質泥巖，平均厚度3.4m；基本頂為粉砂巖，平均厚度3.1m；基本底為細砂巖，平均厚度2.6m。工作面整體呈單斜構造，煤巖層傾角3～8°，平均5°，無斷層影響，具備了大斷面一次成巷的地質條件。

2 巷道支護設計

2.1 參數計算依據

本工作面根據懸吊理論設計支護參數。參考《煤礦巷道錨桿支護技術》（袁和生1997版），確定巷道主要破壞區的范圍值（巷幫破壞深度C，頂板破壞高度b）、載荷值（頂板載荷集度Qr，巷幫載荷集度Qs），以及錨桿支護的具體參數（計算部分從略）。

經計算，巷幫破壞深度：

C=1.104m；

頂板破壞高度：

頂板載荷集度：

巷幫載荷集度：

2.2 支護參數計算

因為頂板破壞高度在0.2～1.6m之間，按下列方法確定支護參數。

（1）錨桿長度

取2.0m

式中：

L-錨桿垂直長度，m；

LW-錨桿外露長度，取0.15m；

LM-錨桿錨固段長度，取0.812m。

（2）錨桿桿體直徑

根據桿體承載力與錨固力等強度原則確定。并根據錨桿屈服變形后造成頂板離層情況進行校驗，錨桿直徑取19.3mm，根據臨近工作面經驗使用Φ20mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿。

（3）錨桿間、排距

式中：

Dr-錨桿排距，m；

Pr-錨桿拉拔力，Φ20mm螺紋鋼錨桿取105kN；

a-懸臂巖層的半跨距，3m；

K-錨桿安全系數，取4。

實際錨桿間距取950mm，排距取1.0m

另外，采用錨索對頂板補強支護。

2.3 支護參數確定

頂板永久支護采用“Φ20×2000mm螺紋鋼錨桿+Φ17.8×5200mm鋼絞線錨索+Φ17.8×7200mm鋼絞線錨索+鋼筋鋼帶+金屬菱形網+圓木支柱”的聯合支護方式，每排7根錨桿，間距950mm，排距1000mm，錨索間距1900mm，排距1000mm，按“三·四”形式布置，分別占第二、四、六根和第一、三、五、七根頂錨桿位置，每四排施工一排Φ17.8×7200mm鋼絞線錨索，每2m施工兩根圓木支柱，圓木規格Φ20×2600mm，柱帽規格為500×250×100mm，點柱間距2.5m，落山幫支柱距幫1.1m，回采幫支柱距幫2.0m，支柱滯后工作面30m支設。

落山幫采用兩排Φ20×2000mm螺紋鋼錨桿、金屬菱形網、蝶形托盤支護，幫錨桿間距1200mm，排距1000mm，矩型布置，最上排幫錨桿距頂板400mm。

回采幫采用兩排Ф18×1800mm玻璃鋼錨桿支護，幫錨桿間、排距1200×1000mm，矩型布置，最上排幫錨桿距頂板400mm。

圖1 切眼支護斷面圖

3 施工設備與施工組織

10608工作面切眼使用EBZ-160型掘進機與DSP-1045/800型皮帶輸送機掘進，采用MQT系列氣動錨桿鉆機進行巷道頂板支護，采用YTP-26型高頻風鉆或ZQS系列風煤鉆進行巷道兩幫支護。

施工組織采用“兩八·兩十二小時”制作業，其中早班8小時，4小時用于掘進支護，4小時安排檢修組進行設備檢修和維護，丙班8小時和兩個夜班12小時全部用于掘進和支護。每班安排1名維修工（兼）和2名電工（兼），以便設備出現小故障時及時排除，節約時間，加快掘進速度。

4 掘進施工工藝

4.1 快速掘進工藝流程

因巷道斷面較大，所使用綜掘機不能滿足一次切割大斷面寬度的要求，巷道正常掘進期間分兩次施工成巷，兩次施工完畢后為一個循環，即先施工4.2m寬的斷面，前移第一、二根前探梁（臨時支護），固定牢固后再施工1.8m寬的斷面，前移第三根前探梁（臨時支護），每循環永久支護完畢后進入下一個循環，避免圍巖受到二次開挖擾動的破壞，有利于大斷面切眼的穩定。

支護時采用兩臺氣動錨桿鉆機對頂板進行支護，一臺風煤鉆對兩幫支護，頂幫支護平行作業。

圖2 正規循環圖表

4.2 與二次成巷相比的優點

（1）一次成巷提高了機械設備開機率，大幅度提高了掘進速度，縮短了施工工期，省工省時。

（2）大斷面施工切眼與二次成巷相比改善了職工作業環境，降低了職工勞動強度。

（3）一次成巷避免了對頂板的二次破壞，保證了頂板的完整性。尤其綜采面安裝過程中在起吊大件時，二次成巷對頂板破壞嚴重容易發生起吊錨桿拉托的現象，造成重物墜落事故或頂板事故。

（4）每兩排施工一對角錨索，角錨索的施工不僅對頂板支護起到作用，對兩幫支護作用效果也很好。

5 結語

10608工作面切眼大斷面一次成巷工藝的采用，實現了巷道的快速掘進，達到了綜采安裝所需條件要求，實現了煤巷錨桿支護快速、經濟、可靠的目標，為類似條件下的大斷面切眼巷道的施工提供很好的借鑒和參考，為綜采面快速安裝，提前投入生產提供有力保證。