厚煤層掘錨一體機快速成巷技術工藝研究

馬 瑞

（山西高河能源有限公司，山西 長治 046000）

隨著我國科學技術的發展，煤礦機械化得到大幅提高，特別是工作面綜采技術的日漸成熟，采煤速度和掘進速度的矛盾更加突出。提高巷道掘進機械化水平，實現快速、安全、高效掘進已成為各大煤業集團主要研究的課題，也是廣大技術人員的攻關方向[1-4]。

1 工程概況

高河能源E2311工作面膠帶順槽掘進層位為3#煤層，煤層平均厚度為6.1m，距煤層底板1.30m含一層0.15m泥巖夾矸。煤層偽頂為中粒砂巖，直接頂為中粒砂巖、細粒砂巖，煤層直接底為泥巖，老底為細粒砂巖-砂質泥巖-泥巖。E2311工作面膠帶順槽沿煤層底板掘進，巷道底板標高在+485～+528m。該巷道自里程107.3m處采用風鎬掘進40m，該段巷道掘寬6.0m，巷道掘高3.55m；然后采用JOY-12CM30型掘錨一體機掘進至巷道里程1833.445m位置后停掘，該段巷道掘寬5.3m，掘高3.55m。

2 巷道掘進工藝

2.1 巷道掘進施工順序

根據巷道設計圖紙，先采用風鎬進行正巷掘進施工，掘進40m后，采用JOY-12CM30型掘錨一體機進行巷道掘進施工。按照巷道圖紙到達鉆場位置時同步施工鉆場，到達橫貫位置時同步施工橫貫，之后繼續進行正巷掘進施工。

2.2 正巷施工

采用JOY-12CM30型掘錨一體機進行巷道掘進作業，DSJ-100型皮帶出煤。施工順序：運料→延伸DSJ-100皮帶機尾→掘錨機割煤、出煤→敲幫問頂→臨時支護→永久支護。

（1）頂板完整巷道一次成形

① 掘錨機截割時，首先使截割頭升到設計高度，并伸展至巷道全寬，從上向下截割直至底板。割煤達到1000mm并割到煤層底板，此時最大控頂距為2200mm，最小控頂距為1200mm，將截割頭深入煤墻直至鏟板頂住煤墻，準備巷道支護。

② 敲幫問頂并進行臨時支護，將頂鋼帶、頂網放置于機組中間兩臺頂錨桿鉆機的液壓支柱上，升起液壓支柱，并使液壓支柱有效接頂。

③ 按要求打設錨桿及錨索，完成永久支護后開始下一循環作業。

（2）頂板破碎不易控制

① 截割頭從巷道頂板處緩慢進刀500mm，向下刷至底板，打設超前錨桿以控制頂板。之后再從巷道頂板處緩慢進刀500mm，然后向下刷至底板，此時最大控頂距為1700mm，最小控頂距為700mm。將截割頭深入煤墻直至鏟板頂住煤墻，準備支護。

② 敲幫問頂后，使用MQT風動鉆機緊跟迎頭進行支護時，割煤完成后機組截割頭不伸入正面煤墻，使用兩側頂鉆機將頂鋼帶、頂網頂起，然后在中間兩臺頂鉆機上順巷道方向放置兩塊大板（大板要伸至迎頭，規格為2000×250×80mm），升起中間兩臺鉆機的液壓支柱，使大板挑起頂網和頂鋼帶并有效接頂。

③ 按要求打設錨桿及錨索，完成永久支護后開始下一循環作業。

（3）頂板破碎局部冒落

① 截割頭從巷道頂板處緩慢進刀500mm，后向下刷至底板，打設超前錨桿進行控頂。再從巷道頂板處緩慢進刀500mm，后向下刷至巷道高度2/3處，邊退機邊向下刷，最后截割頭落至巷道底板上，同時停止機組小溜和橋式轉載機運轉，停止出煤，繼續轉動截割頭，使煤把截割頭埋起來。此時最大控頂距為1200mm，最小控頂距為200mm。

② 敲幫問頂后進行臨時支護，如幫部及正面煤墻有片幫現象，幫部要及時打設單體錨桿進行臨時支護，正面煤墻使用兩塊大板（規格為2000×300×50mm）緊靠煤墻，然后分別用大板（規格為2000×300×50mm）一端頂住機組鏟板，一端頂住緊靠正面煤墻的大板，進行防煤墻片幫防護。

③ 人工使用MQT型風動鉆機打設工作面頂部第一排中間4根錨桿，打設完畢后開始下一循環掘進作業。第一排剩余錨索和兩頂角錨桿可滯后一排用掘錨機打設。當頂板極難控制時，必須及時打設兩頂角錨桿。

2.3 鉆場及橫貫施工

鉆場和橫貫施工時，人工利用風鎬分臺階施工，上臺階必須保證高度在2.5m，先施工上臺階部分，深度及寬度達到設計標準時，頂幫進行永久支護完成后，在永久支護下進行掘下臺階。

3 巷道支護參數

（1）頂板支護

每排6根錨桿，規格為Φ22-2400mm，排距1000mm，兩肩角錨桿外斜20°布置，距幫均為300mm，中部兩根錨桿內斜10°布置，間距1200mm，其他錨桿垂直打設，間距為875mm。錨桿采用雙鋼筋托梁連接，鋪設金屬網護表，采用一支CK2335和一支Z2360型樹脂藥卷錨固。每排打設2根錨索，規格為Φ22×8300mm，間排距2200×1000mm，垂直于頂板打設，采用一支CK2335和兩支Z2360低粘度樹脂藥卷錨固。

（2）巷幫支護

每幫打設3根錨桿，規格為Φ22-2400mm，分兩次打設，上部兩根錨桿滯后迎頭5m打設，下部一根錨桿滯后迎頭15m打設。3根錨桿等間距布置，間排距1200×1000mm，頂角錨桿距頂板300mm打設，底角錨桿距底板850mm，均垂直巷幫打設，使用W短鋼帶進行支護，工作面側幫鋪設塑料網，煤柱側幫鋪設金屬網；采用一支CK2335和一支Z2360型樹脂藥卷錨固。

4 現場應用

4.1 勞動組織圖表

根據礦井勞動作業安排，采用“三八”制作業，每班工作八小時。生產班每班安排12名作業人員，檢修班安排16名作業人員，巷道日進尺為12m。為保證掘進施工效率，需保證掘進作業人員數量，并科學管理，合理安排各工序施工。作業時間如表1所示，正規作業循環圖如圖1所示。

圖1 E2311工作面膠帶順槽正規循環圖

4.2 掘進效率分析

E2311工作面膠帶順槽采用掘錨一體機施工1685.845m。根據巷道施工統計，單月最高進尺400m，平均月進尺為350m。采用“綜掘機+單體錨桿鉆機”進行掘進施工的同類巷道，月平均掘進進尺為150m。由此對比可知，采用掘錨一體機掘進施工效率相比原施工工藝提高133.3%，巷道掘進效率得到明顯提升，有助于緩解礦井采掘銜接緊張局面。采用掘錨一體機后，改進了施工工藝，優化了作業流程，提高了作業效率。

表1 作業時間表

5 結語

通過對JOY-12CM30型掘錨一體機在高河能源E2311工作面膠帶順槽的試驗可知，巷道最高月進尺為400m，平均月進尺為350m，相比原“綜掘機+單體錨桿鉆機”巷道掘進效率提高133.3%，巷道掘進效率得到明顯提升，并且優化了作業流程，為礦井后續推廣提供了經驗。