煤礦順槽巷道掘進快速施工工藝分析

張文君

（晉能控股煤業集團挖金灣煤業公司，山西 大同 037004）

1 巷道概況

晉能控股煤業集團某礦1302 N上下巷道的矩形截面規格為：凈寬乘以中凈高等于4.0 m×3.5 m，S荒等于15.1 m2，S凈等于14.0 m2。掘進巷道在煤礦的三層中，巷道的設計長度是4 060 m。掘進巷道順著第五煤層驅動，主要處在第五煤層，煤層的厚度是3.09 m，上層為泥巖，厚度為1.15 m，再往上三層為煤層，厚度為1.80 m。底部是碳質的泥巖，這一層的厚度為0.65m，然后是下面的粉砂巖厚度是6.89m[1-2]。

2 支護方式

2.1 臨時支護

使用不小于5.0 m的三寸鋼管制作成臨時支護的前探測梁。吊環由鋼板制成，厚度在7 mm，每一個前探頭由兩個吊環懸掛，上環的錨桿上有40～80 mm的螺紋緊固件，以保障吊環的牢固性。巷道臨時支護剖面圖如圖1所示。

圖1 巷道臨時支護剖面圖（單位：mm）

圖2 所示為巷道臨時支護平面圖。臨時支護可以快速移動且支撐有效，從而降低了臨時支護的時間。

圖2 巷道臨時支護平面圖（單位：mm）

2.2 永久支護

通常情況，錨桿和索相結合用于巷道支護，決定采取相對單一化的錨索支護是為了更方便施工組織和管理，這在施工組織和質量控制方面更加方便。

頂部由鋼筋網和帶“W”型鋼帶的錨索支護。通常情況下，有礦用注漿錨索和普通錨索兩種類型的錨索，它們交替排列。普通錨索由1×7鋼絞線制成，規格是Φ7.8 mm×L4 200 mm；注漿錨索為SKZ22-1/1860型錨索，它的規格是Φ22 mm×L4 200 mm；錨索之間的行距為1 000 mm×1 000 mm。兩側由雙向拉伸塑料網與錨桿支撐[3-4]。錨桿為MSGLD-335以及其他實心螺紋鋼制樹脂錨桿為Φ20 mm×L2 000 mm，間距是1 000 mm×1 000 mm，成排排列。巷道的兩側螺栓是垂直放置的，底角的錨桿以10°～30°的高度驅動。圖3所示為巷道永久支護圖。

圖3 巷道永久支護圖（單位：mm）

3 巷道快速掘進的關鍵技術問題

3.1 工序優化技術

巷道是通過EBZ-260型全機械挖掘機直接建造的，而全機械挖掘機則可以用于搭接雙向履帶。切割迎頭以后，連接網絡，裝入鋼帶，向前移動前探測梁，之后從機器底蓋中取出。在關閉并鎖上全機械挖掘機之后，它配備了液壓錨桿鉆機，用于在巷道頂板和側墻上鉆錨桿孔和錨索孔。

3.2 液壓力錨桿鉆車操作技術

液壓螺栓固定裝置用于鋪設屋頂和兩個螺栓孔。機械化操作更加高效、安全，降低工人的勞動強度，實現了快速、高效、機械化的巷道掘進和支護。

3.3 移動料車操作技術

1302 N上巷道和下巷道伴隨著采掘材料堆場和迎頭距離的增加而增加運料工作量。為更好地減輕員工的勞動強度并提升工作效率，制造出可移動的材料容器。單軌懸掛梁上裝置四個承載輪，每個班次使用的支護材料安裝在可移動的材料集裝箱中，單軌懸掛在綜合挖掘機的電纜架上。移動式給料機跟隨頭部，消除了工人物料運輸和物料的皮帶運輸，從而減輕了工人的勞動輸出量，提升了礦場作業的安全指標和工作效率。

3.4 風水軟管自移設備安裝技術

距挖掘正面的距離30 m內的風水軟管必須手動拖動到迎頭。前支架完成后，需要將它們手動拖動并整齊的懸掛。拖動軟管是相當費時費力的，并且需要員工的勞動強度高。通過在巷道軌道上裝置滑輪，將固定螺栓焊接在皮帶輪下方，運作的時候將風水軟管貫穿扁鐵和螺母固定在皮帶輪的上面，同時采用100 mm槽鋼敢接三角支架并在跑道上焊接了60 mm槽鋼和30 mm角鐵，得以減輕工人的勞動負荷。在操作過程中，把三角架穩固在第1個錨桿頂部，再在三角架上用螺栓把跑道穩固住（滑輪與巷道底部之間的距離約1.5 m），讓跑道距離巷道幫40 cm（確保巷道幫部支撐不會干擾到封水軟管來回滑動），風水軟管在每根滑輪之間預留3 m左右，并且第一節跑道始終與迎頭相距約5～10 m[5-6]。作業時，通過推動風水軟管即可自動向前位移，從而避免了懸掛封水軟管和手動助推在所有支護周期內反復出現，減輕了員工的勞力輸出，同時礦場作業的工作效率也得到了提升。

3.5 快速周期性擴展設備的安裝技術

在把電纜和空氣導管懸掛在地下之前，必須拉長鋼絞線。為了解決使用手拉葫蘆施工的局限性，迅速地漲拉鋼絞線，開發出一種快速周期性擴展設備。用1 m長的錨桿、兩個錨桿帽還有兩個槽鋼構成此設備。上述設備容易操作且很輕巧。需要兩個設備交替運作才能實現循環漲拉裝置。

3.6 巷道輔助工程優化技術

組建服務團隊，利用破碎錘與小型挖掘機來建造排水、地下及其他后端項目，以優化作業人員并提升勞動效能。經過優化，從原本的每班作業人員3～4人挖溝，每個班的最大高度為18 m，到現在的2～3人每個班最大高度超過35 m。

4 結語

改革順槽巷道頂板支護，普及全錨索頂板支護。經過1 302 N上下巷綜掘施工中利用統一支護設計以及合理的設備選配，循環作業的方式，人工組織，市場運作、人員管理等創新措施，開展快速作業技術實操，制造出相同的條件公司的單項進尺記錄，成功創造了順槽巷道的快速建設，獲取了良好的社會、經濟效益。在發掘新思路、新途徑用于推動綜合隧道快速施工技術另辟蹊徑。