2401皮帶順槽大斷面煤巷掘進施工工藝

陳建勇

（山西宏宇誠鑄建設工程有限公司，山西 朔州 038300）

馬道頭煤業屬于千萬噸礦井，礦井每年新掘進巷道2萬米左右。由于開采的煤層厚，巷道掘進斷面大，存在掘進效率低下、采掘接替矛盾突出、作業人員進入到作業面耗時長等問題，影響工作效率[1]。如何在礦井現有設備條件下提升巷道掘進效率，是礦井生產過程中急需解決的問題。根據礦井實際情況，提出采用機械化措施提升礦井掘進效率，針對厚煤層圍巖控制困難問題，提出強頂板支護措施，現場應用效果顯著。

1 工程概述

北四盤區2401皮帶順槽主要用于8401采面運輸、行人等，設計長度1238.62m，沿3-5#煤層底板掘進。3-5#煤層全厚度18.48～21.35m，均值20.15m，含1-7層炭質泥巖夾矸，結構復雜。3-5#煤層瓦斯含量低，煤層為自燃煤層，煤塵具有爆炸性。巷道位置關系如圖1所示。

圖1 掘進巷道位置關系

根據鉆探資料，2401皮帶順槽掘進范圍內的3-5號煤層賦存穩定，位于一單斜構造（傾向287°，走向17°），煤層傾角在3°左右，煤層底板從巷道開口處開始逐漸下降。依據地震勘探資料，2401皮帶順槽掘進范圍內構造簡單，在巷道掘進前方存在DFN75逆斷層（H=0～5m），在該斷層影響下，附近煤層、巖層破碎，給巷道掘進及支護帶來一定影響。

2 巷道掘進施工工藝

2.1 掘進工藝

2401皮帶順槽掘進采用綜掘方式，煤矸石采用帶式輸送機運送。掘進工藝流程為：掘進前安全檢查→綜掘機割煤→煤、矸石裝運→安全檢查→掘進面臨時支護→永久支護→帶式輸送機延伸。

2.2 掘進方式

掘進機（EBZ-200）從迎頭左下角開始，進到截割頭鉆進煤層1m后，掘進機鏟板下方與巷道底板密貼作為前支承點，將掘進機后支撐部下方與底板貼合作為后支撐點。按照預先設計的截割順序，對掘機面煤巖層進行截割，形成矩形斷面。在對上部懸露頂板進行臨時支護后，再次啟動掘進機從迎頭左下角進刀，進尺量為1m，鏟板以及后支撐部依次下放作為綜掘機支撐點，按照設計順序完成對掘進迎頭下部煤巖體截割。在對迎頭下部煤巖體截割時，巷幫位置垂直切割，底板水平切割，直至與仰頭上部平直。依次循環完成對巷道迎頭煤巖體截割[2-4]。

2.3 裝載與運輸

煤、巖石裝載和運輸通過轉載機與帶式輸送機相結合方式，材料、設備等運輸使用無軌膠輪車運輸[5-7]。輸送方式如表1所示。

（1）運煤（巖）路線

前期：ZL16EFB防爆裝載機裝煤（巖）→北四盤區皮帶巷300m固定皮帶→北四盤區一聯巷渦輪皮帶→北四盤區輔運巷DSJ 1000皮帶→主斜井強力皮帶→地面。

后期：EBZ-200綜掘機系統→北四區盤2401皮帶順槽DSJ 800皮帶→北四皮帶巷DSJ 1000皮帶→主斜井強力皮帶→地面。

表1 裝載、運輸設備及運輸方式

（2）人員進、出工作面方式及物料運輸

① 人員進、出工作面方式。所有施工人員進、出工作面統一乘坐WC20R（A）型無軌膠輪車。

② 物料運輸。物料采用WC3J型無軌膠輪車從地面運輸至掘進工作面，具體的運輸線路為：

前期：地面→副斜井井筒/下料孔→運輸大巷→北四盤區輔運巷→聯巷→盤區皮帶運輸巷→2401皮帶運輸順槽→掘進工作面。

后期：地面→副斜井井筒/下料孔→運輸大巷→盤區輔助運輸巷→輔運聯巷→2401皮帶運輸順槽→掘進工作面。

2.4 巷道支護方式

（1）臨時支護方式

掘進臨時支護采用機載前探梁，控頂距控制在0.3～1.2m間，下兩排錨桿滯后工作面不大于15m，煤壁破碎時緊跟掘進工作面。噴漿段初噴緊跟工作面，復噴允許滯后40m。工作面備用四根滑移前探梁及相應的枕木和木楔作為備用臨時支護。

（2）永久支護

錨桿：規格為Φ22mm×2400mm螺紋鋼錨桿，頂板及巷幫間排距分別為800mm×900mm、1000mm×900mm，錨桿支護采用規格為130mm×130mm×10mm鋼托盤，錨固劑采用2支，型號為MSK2360及MSZ2360。錨桿錨固總長1500mm，其中MSZ2360錨固劑在錨桿外端、MSK2360錨固劑錨固錨桿里端，施加預緊力控制在220N·m以上，錨固力不低于150kN，巷道底部兩排錨桿支護滯后迎頭不超過15m。

錨索：中間組合錨索（五孔）規格為Ф17.8mm預應力鋼絞線，1#：L=10300mm，2#～5#：L=8300mm，鋼托盤600×600×16mm；兩側錨索為Φ17.8×8300mm鋼絞線，布置方式為二二，鋼托盤250×250×16mm，間、排距均為1800mm。

巷道頂板角錨索為Ф17.8×4500mm鋼絞線，布置方式采用二二方式，間距5000mm，排距1800mm，并呈現60°外插角。每根錨索采用3支錨固劑，錨固總長2.1m，1支MSK2360錨固劑錨固錨索里端，2支MSZ2360錨固劑錨固錨索外端，錨索預先施加張緊力控制在15t以上，抗拔力在27t以上。

金屬網：頂部均選用Φ6mm的冷拔鋼絲焊接加工制作，規格2400×1200mm，網格為100×100mm，網片搭接≥200mm。幫部采用8#鋼筋制作而成菱形網，網片間搭接長度控制在200mm左右，并用16#號鐵絲綁扎。

W鋼帶：頂板選用規格5200×250×3mm的W型鋼帶，孔距900mm，幫部W型鋼護板規格為450×250×5mm。

底板硬化及水溝：鋪設混凝土厚度100mm，砼強度等級均為C30。具體永久支護設計如圖2所示。

圖2 巷道永久支護設計

3 結語

2401皮帶順槽掘進采用綜掘作業，行人以及材料運輸采用無軌膠輪車，掘進工作面的機械化、自動化程度高，巷道掘進、煤矸運輸、人員工作以及材料運輸效率都得到顯著提升。掘進工作面沿3-5煤層底板掘進，針對巷道圍巖性質提出的巷道圍巖控制方案在確保圍巖穩定基礎上減少了巷道支護工作量。采用提出的掘進方案以及圍巖控制措施后，井下作業人員從地面到作業場所耗時從以往1.2h縮短至45min，巷道月掘進量保持在480m左右，保持了較高的掘進速度。