大斷面巖巷快速掘進技術的實踐研究

勾 宇

（山西潞安集團溫莊煤業公司，山西 長治 046308）

1 生產技術條件

山西潞安溫莊煤業成立于2007年，由潞安集團與溫莊聯營煤礦重組成立。近期潞安溫莊煤礦采用正臺階一次成巷施工方法，先后完成了西大巷延長段、西一擴區膠帶下山、西翼人行車等候室、東翼輔助進風巷、西一采區石門膠帶繞道等不同地質條件、不同設計要求的巷道掘進工作。

1.1 主要工程概況

（1）西大巷延長段，全長408m，巷道毛寬4.4m，毛高3.7m，掘進斷面積15.94m2，按中、腰線施工；巖性以硅質膠結的中、細砂巖為主，裂隙發育，巖石硬度系數f=6～8；采用全斷面錨網、噴漿聯合支護形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100 mm。

（2）西一擴區膠帶下山，全長394m，巷道毛寬4.4m，毛高3.6m，掘進斷面積14.05m2，按中、腰線施工，下山傾角22°；巖性以硅質膠結的中、細砂巖和砂質泥巖為主，巖石硬度系數分別為f=6～8、f=3～5，巖層內含砂巖裂隙水，涌水量3～5m3/h，隨掘進距離的延長涌水量逐漸加大。迎頭采用風動潛水泵排水，粑矸機上方采用電動潛水泵多級排水；采用全斷面錨網、噴漿聯合支護形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100mm。

（3）西翼人行車等候室，全長250m，巷道毛寬5.lm，毛高4.05m，掘進斷面積18.3m2，按中、腰線施工。施工包括水倉改造巷和人行車通道2個三岔門，三岔門最大跨度8.564m，最大高度5.382m，最大掘進斷面積38.9m2；巖性以砂質泥巖為主，巖石硬度系數f=4～6左右，裂隙發育，有3條落差1～5m的斷層，并穿過7#煤層。采用全斷面錨網、噴漿聯合支護形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100mm，在斷層破碎帶及穿煤層施工時，采用全長2.0m的加長錨桿，錨雙層鋼筋網，錨桿間排距改為0.6m×0.6m，噴射混凝土厚度不小于150mm。

（4）東翼輔助進風巷，全長753m，上、下部車場掘進斷面16.32m2，斜巷掘進斷面11.35m2，采用全斷面錨網、噴漿聯合支護形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100mm。

（5）西一采區石門膠帶繞道，全長165m，下部車場掘進斷面14.44m2，斜巷掘進斷面10.73m2，采用全斷面錨網、噴漿聯合支護形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100mm。

1.2 開采工藝裝備

全斷面鉆眼使用CMJ2-27型履帶式全液壓掘進鉆車，鉆眼完成后仍由人工裝藥進行爆破，然后通過ZWY-150/55 L型履帶挖掘式裝載機配合轉載運輸機和DSJ80型可移動式膠帶運輸機出渣，整個循環除裝藥和爆破以外，其余鉆眼、出渣、移動設備全部采用機械化作業，縮短正規循環工時，提高了掘進效率。另外，為了預防出渣系統或主煤溜沿線故障影響正常生產，充分利用現有設備減少外界影響因素，在出渣系統后部增設梭式礦車，保證在前部出渣系統發生故障的情況下，工作面仍能不間斷生產，待前部出渣系統恢復運行后再卸出。

2 大斷面巖巷快速掘進技術的施工工藝

正臺階一次成巷施工法把正臺階分層施工工藝與一次成巷相結合，以預留適當的正臺階作為作業平臺，在便于施工人員作業的情況下，實現一次成巷。

2.1 預留施工平臺

巷道掘進時采用分層打眼，一次裝藥聯線爆破，形成正向臺階。在具體施工過程中，如平臺長度過短，不便于人員在上面作業，且在與出矸平行作業時工作面作業人員安全無法保證；如施工平臺長度過長，將使一次施工段長變短，非掘進時間相應延長，影響掘進速度。因此，確定適當的施工平臺長度相當重要。在施工中，經過反復試驗和比較，最后確定預留5m施工平臺。預留施工平臺如圖l所示。

圖l 預留施工平臺示意圖

2.2 工藝順序

施工的工藝順序：打眼→裝藥放炮→初噴→扒矸→錨網→復噴，出矸與打眼平行作業。

2.3 施工要求

施工中，上層掘進高度以方便打眼作業為宜，嚴格控制在2.2m左右，施工平臺的長度始終控制在5m左右。爆破后進行敲幫問頂，找凈裸露頂板的浮矸后噴漿50mm，再耙施工平臺上及附近的矸石，將其堆積在耙矸機的前方，然后在迎頭的拱部和平臺后方的幫部分別打錨桿及錨網，錨網后再噴漿成巷，成巷工作必須在當班完成，每個循環結束后都必須達到永久支護的要求。

3 工程施工管理制度的研究

3.1 每班作業量的確定

在確定循環進尺前。除綜合考慮巷道所處巖層的巖性、頂板狀況及支護技術要求的錨桿間排距外，還應根據排殲量、車皮供應量、排矸速度及一次成巷速度來確定循環進尺，以保證每個循環崩落的殲石在當班基本排凈，做到清底交班，為下一班的生產創造良好條件。每米巷道（以西大巷延長段為例）的殲石量為：

式中：

V1-每米巷道的體積，m3；

K-巖石碎脹系數；

η-礦車裝滿系數；

V2-礦車容積，m3。

當循環進尺為1.6m時，矸石量為56.7車，綜合以上各種因素，在編制《西大巷延長段掘進作業規程》時確定了每循環進尺為1.6m。同理，可確定西一擴區膠帶下山施工循環進尺為l.2m，而施工西翼人行車等候室時，由于施工地點距井口近，車皮供應比較充足。因此，確定在頂板完整時循環進尺1.6m，過斷層破碎帶、煤層及施工交叉點時循環進尺為l.2m。循環進尺確定以后，就可以規定一個循環的工作量，在西大巷延長段施工時。每小班出矸量50～55車，噴漿6車，打錨桿的數量為22根，每班完成一個循環。實踐證明，所規定的作業量，既能做到飽滿，不浪費工時，又不至于使工人勞動強度過大，實現了均衡穩定生產，保證了較高的掘進速度。

3.2 合理組織施工

因巷道斷面較大，施工線路長，在安排施工時應盡量多個工序平行作業。掘進面裝藥放炮時，3～5人在料場進行拌料、裝料，使拌料、裝料與裝藥、放炮平行作業。放炮后，2～3人審頂，5～6人準備初噴，2～3人準備出矸，使審頂、準備初噴、準備出矸平行作業。審頂結束后即開始初噴，初噴結束后立即進行臨時支護、扒矸、出矸。達到支護高度后進行錨網作業，錨網作業時，先靠正頂及一幫錨網；同時，3～5人在料場進行拌料、裝料，準備復噴。各崗位、各工種“手拉手、口對口”進行交接，特別是安全生產、工程質量、文明生產都必須進行明確交接，雙方簽字確認。由于管理制度到位，執行制度嚴格，各班均能做到科學合理組織生產.在規定的時間內完成規定的工作量，既不欠產，也不允許超產，保證了正規循環。

3.3 做好質量控制

不斷改進光面爆破技術，嚴格控制周邊眼的眼距和裝藥量，將周邊眼的眼距控制在400mm以內，杜絕了超挖和欠挖現象，既保證了噴層厚度，又最大限度地節約了支護材料。同時，必須保證錨桿角度、錨桿數量和錨網、聯網質量。制定嚴格的內部質量標準和區隊質量管理制度，施工的主要巷道規定凈寬大于設計30mm，而不得大于設計80mm。當班必須錨噴成巷，并且必須拉線噴射混凝土，做到表面光滑，高質量的一次成巷。

4 結論

大斷面巖巷快速掘進技術對提高整體巷道穩定性、推進巷道施工掘進方面可起到十分積極的作用。溫莊煤業采取上述措施后，西大巷延長段及相關巷道掘進速度大幅提高，8月份單頭掘進成巷92m，折合標準斷面118m。刷新了潞安溫莊煤礦巖巷掘進的新紀錄，為以后在砂質泥巖、中粒砂巖中掘進下山巷道的安全、快速施工奠定了堅實基礎；同時，避免了斜坡道的出矸任務，保證了施工安全。為同類地質條件下巖巷快速施工提供了寶貴的借鑒經驗。