制約掘進工作面快速掘進的影響因素及應對辦法

潘小軍

（華亭煤業(yè)集團有限責任公司陳家溝煤礦，甘肅 平?jīng)?744100）

1 概況

陳家溝礦進入八采區(qū)深部開采后，受工作面采掘擾動影響，巷道支護困難，局部巷道出現(xiàn)失修，導致掘進速度慢、作業(yè)工效低。尤其8511 工作面運輸順槽鄰近8513 綜采工作面，煤柱寬度僅為6m，八采區(qū)相鄰掘進工作面掘進至800 ～1600m 時巷道變形失修嚴重、支護困難，導致局部區(qū)段巷道物料運輸和行人空間不暢，需要長時間停掘維修巷道。而在8511 工作面兩順槽根據(jù)煤層結(jié)構(gòu)、應力分布規(guī)律及現(xiàn)場實踐檢驗，采用差異化支護技術保證了巷道支護參數(shù)合理、支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2 影響巷道快速掘進的因素

2.1 掘進工序多、支護時間長

該礦煤層具有賦存條件差、夾矸層數(shù)多、煤爆聲頻繁、煤體松軟破碎等特點。按照單班8h 計算，掘進準備和收尾約1h，單班掘進三個循環(huán)2.4m，三個循環(huán)出煤用時1.5h，打注超前錨索10 套，用時1h，單根錨桿5min、錨索25min，共計用時5h，加之輔助運輸、材料搬運等工序影響，為此巷道支護時間長是影響巷道掘進的主要因素。該礦掘進時將采用錨桿鉆車代替人工支護作業(yè)。

2.2 煤層結(jié)構(gòu)復雜、支護難度大、運輸工序多

該礦煤層賦存條件差，巷道變形大，提高了巷道支護密度由原來每排19 套錨桿錨索，增加到25套。在增加支護密度的同時增大了支護難度，占用了作業(yè)時間，而使用錨桿鉆機支護速度慢，支護材料及附件需人工搬運，勞動強度大，運輸環(huán)節(jié)多，作業(yè)效率低，嚴重影響巷道掘進速度。同時新老工人接替變換比較頻繁，職工操作不熟練，導致掘進工效低。

2.3 作業(yè)環(huán)節(jié)多、運料距離遠

由于巷道起伏不平，材料、設備、配件等運輸難度大，巷道內(nèi)輔助運輸工具為無極繩絞車，但隨著工作面延伸無極繩絞車運輸也有一定局限性。受巷道底鼓影響無極繩絞車尾輪始終滯后掘進工作面150m 左右，軌道不能及時延伸。距工作面300m 范圍內(nèi)的物料需人工搬運，增加了職工的勞動強度，影響了作業(yè)效率，加劇了安全管理難度。

2.4 設備搬遷更換頻繁、布置多

由于八采區(qū)各區(qū)段巷道設計長度均在2500m，工作面掘進開口段設備布置多，需多臺刮板輸送機與膠帶輸送機配合使用，制約了掘進速度。同時設備拆除、更換、搬遷頻繁，維護及操作人員投入多，設備維護檢修難度大，導致掘進工效低。

3 應對辦法

根據(jù)八采區(qū)相鄰工作面掘進、回采期間的應力分布規(guī)律、存在問題和周邊礦井的管理經(jīng)驗，并結(jié)合該礦生產(chǎn)實際進行綜合考慮，決定對8511 工作面兩順槽進行優(yōu)化調(diào)整。主要對巷道布置、巷道斷面、支護方式和支護參數(shù)的選擇、掘進方式等方面進行了分析研究，確保工作面布置合理、經(jīng)濟可行。

8511 兩順槽巷道寬度由原來的4.6m 調(diào)整為5.4m。對于較大變坡點、局部出現(xiàn)褶曲范圍內(nèi)巷道底鼓嚴重，出現(xiàn)一定的頂板下沉，掘進期間及工作面安裝前期需要多次整修，原來巷道高度3.6m，適當提高了巷道高度0.4m，掘進高度最終達到4m，巷道斷面積由原來15.6m2調(diào)整至20m2。通過增大巷道斷面預留了巷道變形空間，尤其在巷道頂部由原來3 套規(guī)格為Φ17.8-8300mm 的普通錨索調(diào)整為5 套規(guī)格為Φ22-7300mm 的強力錨索，兩幫沒有補強錨索增加了7 套規(guī)格為Φ22-4300mm 的強力錨索，在巷道兩幫下角增加了2 套Φ22-4300mm的強力錨索，并將錨桿預緊力矩由原來220N·m 增加到400N·m，錨索預緊力由原來20MPa 增加至40～50MPa。在應力較為集中區(qū)域和薄弱環(huán)節(jié)采取了加強支護，施工時采用分段、分區(qū)域支護的方式，通過提高支護密度及支護強度，能夠有效控制巷道圍巖變形，提高了巷道支護質(zhì)量。

原有工作面開切眼掘進后，幫部變形量達到0.2m 以上，安裝期間支架轉(zhuǎn)向困難，致使部分支護體被破壞，支架前探梁與幫部接觸碰撞，需要重新移動、調(diào)整方向，且支護密度小、跨度大，開切眼中段頂板下沉最大量達到0.8m，需維修后才能具備安裝條件。將8511 工作面開切眼掘進寬度由原來的7.5m 增加至7.8m，掘進高度又原來的3.3m 調(diào)整至3.7m，采取分段、分區(qū)施工，并優(yōu)化了巷道施工參數(shù)、提高了支護密度。各施工參數(shù)滿足要求，有效抑制巷道變形，減少巷道維修、勞動強度，提高了巷道利用率及掘進工效，巷道支護參數(shù)整體合理、受力均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠，對圍巖控制效果明顯。

4 結(jié)論

（1）工作面設計緊湊、布局合理、科學經(jīng)濟，采用一次性布置設計的原則，適當增加巷道斷面尺寸，預留巷道變形空間，并將各類硐室集中布置，采用一次施工，輔助運輸設備安裝滿足采掘期間運輸條件，避免二次擴刷巷道，保證一次性投入，減少管理難度，降低安全風險。

（2）將錨桿的預緊力矩由原來的220N·m 增加到400N·m，將錨索的預緊力由原來的20MPa 增加至40～50MPa，提高了錨桿錨索的支護強度，確保巷道圍巖穩(wěn)定。

（3） 巷道頂部由原來3 根規(guī)格為Φ22-7300mm 的錨索調(diào)整為5 根規(guī)格為Φ22-7300mm 強力錨索，巷道兩幫增加了7 根規(guī)格為Φ22-4300mm的錨索。通過提高支護密度，能夠有效控制巷道圍巖變形，減小了巷道后期維修工程量。

（4）掘進工作面200m 范圍內(nèi)安裝單軌吊，解決了該范圍內(nèi)材料、配件等運輸難題，優(yōu)化現(xiàn)場勞動組織，降低了職工勞動強度，提高了掘進工效。