大傾角綜掘快速施工和支護優(yōu)化研究

田建杰

（山西焦煤集團有限責任公司東曲煤礦，山西 太原 030200）

東曲煤礦掘進巷道的平均坡度為22°，通常礦井采用炮掘施工工藝[1]，在3 號煤層膠帶大巷掘進時，改為機掘施工。通過優(yōu)化施工工藝，僅用18 d，大坡段掘進200 m，施工周期大大縮短，實現安全、高效掘進。

1 概況

東曲煤礦主采3 號煤層，煤層的平均厚5.95 m，煤層頂底板巖層巖性為泥巖、砂質泥巖。在膠帶大巷掘進過程中，掘進到+416 m 時，巷道揭露正斷層，落差為7 m。膠帶大巷高度為2800 mm，寬度為4200 mm，斷面面積為14.6 m2。

2 施工路線

2.1 前期準備

在膠帶大巷上順槽開口處進行挑頂[2]，挑頂的長為5000 mm，寬為4000 mm，深為1400 mm，確保高度大于5200 mm。同時，在挑頂的下方搭設工作盤，由直徑為300 mm、長度為6000 mm 的圓木柱組成。搭設的工作盤高度為2200 mm，在工作盤上預留出一個漏煤口，在工作盤和巷幫的間隙處安裝一片金屬網，如圖1。搭設完工作盤后，在距離底板2500 mm 處布設絞車硐室，在室內安裝耙?guī)r機，便于出煤，并在工作盤上放厚度為3 mm 的鋼板。

圖1 掘進施工剖面示意圖

2.2 機掘工藝

采用EBZ200H 型掘進機掘進，配套轉載機和帶式輸送機進行出矸，每掘進6 m 移動一次帶式輸送機的機尾。

掘進機按照自下而上、先中間后四周的原則[3]，讓截割頭從工作面的底部進刀，碰觸到迎頭巖壁時，啟動截割電機，每切割一個滾筒直徑的距離，水平操縱一次油缸控制手柄，使截割頭切割到另一側，并向下切割一個滾筒直徑的距離，完成掏槽切割。每刀的進刀深度為0.7 m，每班進尺2.4 m。如果巖石沒有破碎，可將進尺增大到3.5 m。

如果在施工過程中巖石的硬度大于8，則先進行放震動炮預裂，再進行機掘。放震動炮時，要將掘進機退后工作面15 m，并用舊膠帶、道木等進行掩護，隨后依次進行清煤和整形等工藝，如此往復循環(huán)，待煤全部割完后，將掘進機退出并切斷電源。在運煤時，待掘進機落煤爬爪把煤刨溜到轉載機，經轉載皮帶將割下的煤運送到采區(qū)皮帶后，通過皮帶將物料運送到距離工作面50 m 的地方。

2.3 巷道支護

掘進后，要及時進行巷道支護，噴漿距工作面的距離小于40 m。

使用風動錨桿機和氣腿式風鉆對頂部錨桿和錨索進行打孔裝配。在掘進的過程中，要嚴格控制巷道的高度，不要過高也不要過低，施工工藝如圖2。

圖2 機掘施工工藝

巷道斷面寬度為4200 mm，每排支護4 根螺紋鋼錨桿，錨桿的排間距為700 mm×900 mm，用120 mm×120 mm 的墊片和螺帽擰緊。打眼時，先用1.2 m 的短鉆桿，再用2.4 m 的長鉆桿，頂部錨桿的孔深為2300 mm，兩幫錨桿孔深1900 mm。錨固時，每一個錨桿孔使用一支Z2360 的樹脂藥卷[4]，錨桿預緊力矩不小于100 N·m，頂部錨桿錨固力在70 kN 以上，兩幫錨桿錨固力在60 kN 以上。

2.4 輔助運輸

布置排矸系統，包括獨立的帶式輸送機和矸石倉，確保工作面進行連續(xù)排矸作業(yè)，將矸石儲存和緩存在排矸倉中，為工作面排矸創(chuàng)造有利條件，避免煤矸混運，提高煤質。

3 應用效果

在掘進過程中，使用優(yōu)化后的機掘工藝和巷道支護方案，有效解決了掘進機失穩(wěn)問題。在巷道布設頂板離層儀，實時監(jiān)測頂板離層情況，監(jiān)測結果如圖3。

圖3 頂板離層量

從圖3 可以看出，在距離工作面約200 m 時，巷道頂板深部的離層量基本穩(wěn)定在7 mm，淺部的離層量基本穩(wěn)定在3 mm。采用新的掘、支工藝后，巷道頂板得到有效支護。

4 結論

針對大傾角綜掘施工較慢的問題，根據東曲煤礦的地質條件，優(yōu)化掘進施工工藝和支護方案，防止掘進機失穩(wěn)，保證支護的效果。距離工作面約200 m 時，巷道頂板深部的離層量穩(wěn)定在7 mm，淺部的離層量穩(wěn)定在3 mm，掘進速度平均為16 m/d，最大速度為18 m/d。