黃陵二號(hào)煤礦掘進(jìn)巷道片幫控制技術(shù)研究

成強(qiáng)飛

摘要：文章對(duì)黃陵二號(hào)煤礦巷道臨時(shí)支護(hù)的發(fā)展情況進(jìn)行了深入分析，對(duì)掘進(jìn)巷到臨時(shí)支護(hù)的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行探究，現(xiàn)階段黃陵二號(hào)煤礦掘進(jìn)工作面的超前支護(hù)演變主要分為三個(gè)階段。初級(jí)階段采用的是前探梁，之后在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行機(jī)載臨時(shí)支護(hù)，再結(jié)合黃陵二號(hào)煤礦地質(zhì)條件，考慮到安全的各項(xiàng)因素，決定采用邁步式臨時(shí)支護(hù)裝置。這樣能減少了掘進(jìn)工作面空頂支護(hù)現(xiàn)象，也使掘進(jìn)工作面頂板事故的發(fā)生幾率有效降低了，對(duì)礦井裝備技術(shù)更新提供了新的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：黃陵二號(hào)煤礦；煤礦掘進(jìn)；支護(hù)技術(shù)

引言

現(xiàn)階段，礦井開(kāi)采規(guī)模不斷擴(kuò)大，人們關(guān)注的重點(diǎn)是怎樣實(shí)現(xiàn)回采工作面的安全、快速掘進(jìn)，這也是人們面對(duì)的重要問(wèn)題。隨著工程量的增加和施工材料的不斷發(fā)展，施工方法變得更加先進(jìn)。要想滿(mǎn)足現(xiàn)代化施工要求，就需要及滿(mǎn)足回采接續(xù)的要求。鑒于這種情況，需要借助可靠性比較高的施工設(shè)備和最好的支護(hù)材料，讓巷道掘進(jìn)更加安全，這對(duì)適應(yīng)礦井生產(chǎn)的快速發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。

一、工程介紹

陜西黃陵二號(hào)煤礦有限公司位于陜西省延安市黃陵縣雙龍鎮(zhèn)，是陜煤集團(tuán)總體規(guī)劃中重要礦井之一。黃陵二號(hào)煤礦礦井的總面積多達(dá)375.6平方千米，整個(gè)煤礦礦質(zhì)優(yōu)良，服務(wù)年限為80年，礦井始建于2004年5月，同時(shí)還配有年洗選能力為600萬(wàn)噸的洗煤廠，運(yùn)輸能力1700萬(wàn)噸，運(yùn)輸能力非?？煽俊?/p>

陜西黃陵二號(hào)煤礦礦井，將綜合機(jī)械化長(zhǎng)壁采煤方式完全應(yīng)用到施工中，采用最先進(jìn)的PVC板作為支撐材料，既增強(qiáng)了礦井支撐材料的強(qiáng)度，也增加了煤礦整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

現(xiàn)階段黃陵，二號(hào)煤礦煤層相對(duì)穩(wěn)定，厚度在3-5.6米，呈現(xiàn)的規(guī)律較為明顯，而且二號(hào)中煤礦在盤(pán)區(qū)內(nèi)大部分都可以開(kāi)采，屬于穩(wěn)定型煤層。而且二號(hào)煤礦屬于采用環(huán)保的撿煤方式及運(yùn)煤方式，縮減了很多運(yùn)煤的中間環(huán)節(jié)，減少了煤渣等廢物的產(chǎn)生。同時(shí)將運(yùn)煤環(huán)節(jié)與采煤之間的聯(lián)系減少，避免污染危害到工作人員身體。而且零星的分布在煤礦中是很不穩(wěn)定，這些小塊的煤渣在風(fēng)的作用下極易滾動(dòng)，通過(guò)摩擦容易產(chǎn)生火災(zāi)。

二、施工工藝介紹

1.配套設(shè)備

303膠帶巷掘進(jìn)工作面采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)，使用比較先進(jìn)的160型綜掘機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，同時(shí)液壓邁步式超前臨時(shí)支護(hù)裝具、設(shè)備列車(chē)和1080膠帶機(jī)配合使用，極大的加快了施工速度。主要的掘進(jìn)面設(shè)備是懸臂式掘進(jìn)機(jī)1輛、乳化液泵2臺(tái)、綜掘超前支護(hù)裝置1套、可伸的采煤運(yùn)煤一體化機(jī)器，這是煤礦產(chǎn)業(yè)比較現(xiàn)代化的施工機(jī)械，大中小煤礦企業(yè)都使用此機(jī)器進(jìn)行煤炭開(kāi)采。

2.施工方法

工作面采用綜掘機(jī)截割破煤，借助膠帶運(yùn)輸機(jī)，將開(kāi)采的煤炭運(yùn)輸?shù)酱笙到y(tǒng)。每一次循環(huán)割煤結(jié)束之后將超前支護(hù)裝置前移，工作人員在支護(hù)裝置的保護(hù)下，借助風(fēng)動(dòng)工具進(jìn)行頂、幫錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，這樣的方式依次推進(jìn)。

三、分析幫部成型控制技術(shù)和支護(hù)措施

1.幫部成型常見(jiàn)問(wèn)題

303工作面膠帶巷開(kāi)始的位置是24.9m處，在逐漸掘進(jìn)的過(guò)程中煤渣數(shù)量會(huì)逐漸增多，最后逐漸趨于穩(wěn)定，煤渣等廢物的處理和運(yùn)輸是采煤過(guò)程中很重要，但也是容易被忽略的環(huán)節(jié)。

2.幫部成型控制理論基礎(chǔ)

自穩(wěn)拱模型兩側(cè)臨邊是大量片幫部分，第一層是可能置落的巖體；第二層是自然置落拱；第三層是自然穩(wěn)定拱；第四層是極限置落拱。

結(jié)合巷道埋深、頂板巖性等各項(xiàng)因素，自穩(wěn)穩(wěn)形拱高度要維持在一定數(shù)值內(nèi)。這是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)試驗(yàn)后得到的結(jié)果。選擇長(zhǎng)度為7.3m的錨索就能滿(mǎn)足具體要求，實(shí)際施工過(guò)程中303膠帶巷應(yīng)用的是φ21.8×7.3m防腐錨索，頂板錨網(wǎng)支護(hù)強(qiáng)度和實(shí)際需求相符合。

煤礦支護(hù)施工的基礎(chǔ)理論是拉壓力反應(yīng)效應(yīng)，支護(hù)系統(tǒng)在經(jīng)受外力時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變反應(yīng)，周?chē)ёo(hù)使頂板就受到了約束，減少了承壓面積和反應(yīng)面積，提高了礦坑中支護(hù)的質(zhì)量。間接地減少了開(kāi)采過(guò)程中的危險(xiǎn)發(fā)生率，保證了煤礦工人的生命財(cái)產(chǎn)安全。

煤礦發(fā)生外力反應(yīng)時(shí)會(huì)形成一系列的切斷面，這是受到壓力時(shí)所產(chǎn)生的正?，F(xiàn)象。從壓力反應(yīng)方面來(lái)說(shuō)是有利的，能夠增強(qiáng)切面的承壓能力。逐漸變成為一個(gè)自由面狀態(tài)下的兩向應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致自身的強(qiáng)度有所降低，因此，片幫的發(fā)展過(guò)程是由外向里隨著時(shí)間和空間的推移，不斷形成的。

3.控制幫部成型的措施

1.對(duì)支護(hù)強(qiáng)度方面的優(yōu)化措施：優(yōu)化措施是對(duì)幫部支護(hù)加大了強(qiáng)度，減少了和周?chē)Y(jié)構(gòu)的接觸，降低了所承受的壓力。

2.優(yōu)化施工工藝的具體措施：在實(shí)際落煤時(shí)要對(duì)兩側(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸預(yù)留，預(yù)留量大約為整體高度的十分之一，以此來(lái)減輕周?chē)后w承受的壓力。預(yù)留量經(jīng)過(guò)頂板支護(hù)期間的變化并經(jīng)過(guò)壓力釋放保持平衡狀態(tài)，這是采煤系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，進(jìn)行工作之前必須做好準(zhǔn)備工作，與此同時(shí)做好支護(hù)工作，借助錨網(wǎng)對(duì)支護(hù)的約束能力，讓煤體保持平衡，這樣就使小片幫量有所減少。

3.在礦井實(shí)際割煤之前，先在工作面上打好卸壓孔，再施加一定大小的預(yù)應(yīng)力，以此平衡其所承受的壓力，在之后支護(hù)和割煤的過(guò)程中就能有效的減少煤體的變化量。

4.為了減小幫部變形量，做要好錨桿三次準(zhǔn)備工作，經(jīng)過(guò)這三次準(zhǔn)備工作，讓錨桿的預(yù)緊力矩達(dá)到300KN之上。

5.施工超前錨桿就是在上一輪工作循環(huán)結(jié)束之后，在其附近的區(qū)域進(jìn)行施工樹(shù)脂錨桿支護(hù)，然后進(jìn)行周?chē)Y(jié)構(gòu)的搭接和維護(hù)。前面曾經(jīng)論述該區(qū)域的煤質(zhì)不均勻，在煤礦中上部1-2米范圍之內(nèi)分布著一層鏡煤集中帶，這一區(qū)域境煤含量高的是內(nèi)煤層，煤場(chǎng)內(nèi)生裂縫比較多，裂縫發(fā)育是是沿著近鉛垂方向，這樣就使煤層的垂向抗壓強(qiáng)度有所降低。

四、控制片幫煤的技術(shù)方式

303膠帶巷位于三盤(pán)區(qū)，工作面總體呈現(xiàn)為兩頭地勢(shì)高，中間洼，整體呈向斜結(jié)構(gòu)。這樣的向斜結(jié)構(gòu)環(huán)境中，頂板壓力比較大，頂板破碎片幫底鼓比較嚴(yán)重，再加上煤層自身的發(fā)育情況影響，掘進(jìn)時(shí)片幫嚴(yán)重對(duì)員工的安全有很大威脅，同時(shí)也阻礙想巷道的成型與掘進(jìn)速度。文章以下將針對(duì)這幾點(diǎn)控制片幫煤，具體如下：

1.小斷面進(jìn)行掘進(jìn)，在幫部、頂部預(yù)留出壓力釋放的空間，等到壓力全都釋放穩(wěn)定后，對(duì)周?chē)鷰筒窟M(jìn)行二次修復(fù)和調(diào)整，同時(shí)還得完善傘巖與底腳，使頂部和兩邊結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體。

2.對(duì)掘進(jìn)工藝進(jìn)行優(yōu)化。先縮小掘進(jìn)，循環(huán)進(jìn)尺，讓修幫時(shí)煤壁裸露時(shí)間大大縮減，這樣達(dá)到快速掘進(jìn)煤礦的目的。

3.對(duì)支護(hù)工藝進(jìn)行優(yōu)化

借助新型的支護(hù)材料，對(duì)煤礦頂部、煤柱側(cè)幫部都應(yīng)用左旋無(wú)縱筋螺紋鋼冒桿，每排4根，對(duì)幫部采用高強(qiáng)度的支護(hù)；還要在片幫區(qū)域增加臨時(shí)幫錨桿，對(duì)片幫的煤壁進(jìn)行合理的支護(hù)等。要多采取合理的措施對(duì)支護(hù)工藝進(jìn)行優(yōu)化，有效的控制片幫煤，與此同時(shí)，煤礦作業(yè)工作人員要對(duì)回風(fēng)巷經(jīng)常觀察。時(shí)刻留意上運(yùn)巷及工作面頂板支護(hù)狀況以及煤壁情況，嚴(yán)格防止煤壁片幫、掉渣傷人的情況出現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)

文章已上對(duì)黃陵二號(hào)煤礦掘進(jìn)巷道片幫控制技術(shù)做了詳細(xì)的研究，首先介紹了二號(hào)煤礦工程的具體情況，介紹了相關(guān)的施工工藝和應(yīng)用的具體設(shè)備。分析了幫部成型控制技術(shù)和支護(hù)措施，詳細(xì)介紹了從開(kāi)始施工到基坑支護(hù)的全過(guò)程，利用了很多現(xiàn)代技術(shù)在具體工程中。這些技術(shù)的運(yùn)用對(duì)黃陵二號(hào)煤礦掘進(jìn)巷道片幫有一定控制，能使運(yùn)巷和成型情況有所改善，也讓整個(gè)工程的質(zhì)量有所提升。在相同的條件下，這些在黃隴煤田掘進(jìn)工作面幫部型控制中有很大的價(jià)值作用。

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（作者單位：陜西黃陵二號(hào)煤礦有限公司）