半煤巖大斷面巷道快速掘進施工工藝

梁建明

（山西潞安集團蒲縣新良友煤業有限公司，山西 臨汾 041200）

復雜條件下大斷面巷道在掘進過程中，受施工工藝、地質條件等限制，存在很多技術難題，主要表現在：巷道空間位置復雜，無法有效采用機械化掘進施工工藝，巷道掘進速度慢；大斷面掘進后圍巖支護難度大；巷道煤矸運輸效率低等。本文以新良友煤礦11101 運輸順槽為例，對巷道開口施工主要存在的技術難題進行分析，并提出了臺階式分層爆破施工工藝。

1 概述

山西潞安集團蒲縣新良友煤業有限公司11101運輸順槽位于一采區東翼，巷道東部為實體煤，南部為11101 回風順槽，西部為一采區大巷，北部為11102 工作面（設計階段）。11101 運輸順槽1200m，巷道掘進煤層為太原組下段下部11#煤層，煤層賦存較穩定，含1～2 層夾矸，結構較簡單，煤層結構0.32（0.27）2.38，平均厚度2.97m。巷道從北運輸大巷開口掘進施工，巷道前120m范圍內為機頭硐室段，巷道斷面規格為寬×高=5.0×4.5m，巷道在120～1200m 段斷面規格為寬×高=4.0×3.0m。

由于機頭硐室段巷道斷面大，為半煤巖巷道，施工條件復雜，無法有效采用機械化掘進施工工藝，為了提高巷道掘進效率，保證巷道施工安全，決定采用臺階式分層爆破掘進施工工藝。

2 臺階式分層爆破掘進施工工藝

（1）在北運輸大巷給定11101 運輸順槽施工中線，并進行標定。11101 運輸順槽沿11#煤層底板平行掘進，巷道在開口前5.0m 嚴禁爆破施工，采用風鎬人工掘進。

（2）巷道掘進5.0m 后，對北運輸大巷進行挑頂施工，挑頂高度為1.5m，挑頂寬度為5.0m，挑頂后保證巷道高度為4.5m。

（3）運輸大巷挑頂完成后，在挑頂下方搭設工作盤，工作盤高度為3.0m，寬度為5.0m，在工作盤上預留一個規格為長×寬=1.5×1.5m漏煤口。工作盤搭接完成后在其上方安裝一部60B-P 型隔爆型耙巖機。

（4）工作盤及耙巖機安裝完成后，對11101 運輸順槽機頭硐室段采用分層爆破施工工藝。首先進行上分層巷道掘進，上分層巷道斷面規格為寬×高=5.0×2.5m，巷道施工期間煤矸石及時通過耙巖機運送至運輸大巷輸送帶運出。

（5）巷道上分層一次性掘進30m 后，停止分層掘進，及時將巷道頂板支護施工到位。然后在巷道上分層迎頭再安裝一部60B-P 型隔爆型耙巖機，同時對北運輸大巷工作盤重新搭接，搭接高度降低為1.5m。如圖1 所示。

圖1 前30m 巷道臺階式分層掘進施工剖面示意圖

（6）設備全部安裝完成后，巷道采用分層臺階法掘進，即上斷面與下斷面同步施工，且上下兩個斷面施工間距為30m。上斷面施工后煤矸經耙巖機運輸至下斷面，然后由運輸巷工作盤耙巖機運出。

（7）當巷道下斷面掘進30m 后，在下斷面安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機。輸送機機頭與運輸大巷帶式輸送機搭接，拆除運輸大巷工作盤，并將工作盤耙巖機移至帶式輸送機機尾處。如圖2 所示。

圖2 30m 后巷道臺階式分層掘進施工剖面示意圖

（8）巷道每掘進50m 后延伸一次帶式輸送機，巷道后期掘進過程中煤矸通過SSJ-800 型輸送機及運輸大巷帶式輸送機聯合運出。

3 臺階式分層掘進施工優缺點

3.1 優點

（1）巷道掘進周期短。與傳統大斷面巷道一次性掘進相比，臺階式分層掘進將大斷面巷道分為若干個小斷面巷道同時施工，不僅使巷道內施工人員優化分布，而且大大縮短了巷道周期。11101 運輸順槽機頭硐室段采用臺階式分層掘進施工工藝后，平均掘進速度為4.2m/d，與傳統施工工藝相比提高1.8m/d，巷道掘進周期可縮短15d。

（2）巷道施工難度低。由于11101 運輸順槽機頭硐室段斷面大，采用一次性全斷面爆破施工時，共需布置90個爆破鉆孔，鉆孔施工時需搭設工作盤，平均鉆孔施工時間2.8h。巷道爆破后對頂板進行支護時同樣需要搭設工作盤，增加了頂板支護難度及危險系數。臺階式分層掘進施工時，在進行上斷面施工后可及時對頂板進行支護，支護難度小，而且工作面爆破威力小，爆破震動對巷道圍巖支護損壞力低。

（3）煤矸運輸效率高。傳統一次性全斷面施工時，巷道破巖量為28m3，巷道采用一部耙巖機出煤時，煤矸運輸效率低，平均排矸時間為2.2h，排矸周期長，而且巷道內耙巖機故障率高。采用臺階式分層掘進時，巷道內安裝了多部耙巖機及帶式輸送機聯合出煤，將原大斷面巷道分層掘進，減少單茬巷道掘進破煤量，提高了巷道內煤矸運輸效率。與傳統施工工藝相比，煤矸運輸時間可縮短0.9h/m。

（4）適用區域廣。臺階式分層掘進不僅可用于大斷面巷道、硐室中，還可用于隧道等工程領域中。

3.2 缺點

臺階式分層掘進施工工藝與傳統施工工藝相比，增加了工作面設備安裝數量，隨著巷道不斷開拓延伸，設備需前移，不僅加大了設備安裝工程量及設備成本費用，而且需安排專人對設備進行檢修維護，增加了勞動作業強度。

4 結束語

針對11101 運輸順槽機頭硐室段斷面大、半煤巖、煤矸運輸效率低等技術難題，采取了臺階式分層掘進施工工藝。該施工工藝具有掘進速度快、煤矸運輸效率高、巷道掘進難度低、適用性強等優點，保證了大斷面巷道安全快速掘進，取得了一定成效。