長走向大斷面順槽連續(xù)快速掘進(jìn)工藝研究

魯學(xué)斌

（大同煤礦集團(tuán)云岡礦，山西 大同 037017）

長走向大斷面順槽連續(xù)快速掘進(jìn)工藝研究

魯學(xué)斌

（大同煤礦集團(tuán)云岡礦，山西 大同 037017）

文章介紹了機(jī)掘在走向長、斷面大的順槽中，通過選擇適宜的支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)、支護(hù)材料以及支護(hù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的工藝流程，提升了掘進(jìn)效率。

長走向；大斷面；順槽；快速掘進(jìn)

1 立項(xiàng)背景及地質(zhì)概況

云岡礦機(jī)掘三隊(duì)所在的12#層408盤區(qū)2812巷是大采高工作面皮帶順槽巷,其走向長1 646.8m,采用S-300掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn),巷道掘井寬5.5m,掘井高3.5m,沿煤層見底留煤頂掘進(jìn)。

本工作面煤層較穩(wěn)定,厚度在5.35-6.46m之間,平均為5.9m;工作面中西部煤層的底部發(fā)育有厚度為0.11-0.36m厚的多層夾石。老頂呈灰色粉細(xì)砂巖互層,工作面東部的上覆發(fā)育有中粒砂巖,中、西部的上覆夾有11-1#煤,厚度為19.3m;直接頂為灰白色粗砂巖,該巷道開口處附近發(fā)育有一層厚度約為0.34 m的碳質(zhì)泥巖,厚度為7.9 m;直接底為灰白色細(xì)砂巖,質(zhì)地堅(jiān)硬,厚度2.7m。

巷道四鄰關(guān)系：8812工作面掘進(jìn)范圍地面位于后黑梁的低洼處,溝谷分布廣,中部較高,西部、東部較低,有三條公路沿南北向通過其上。井下北部為410軌;西部為410-1軌;南部為8814掘進(jìn)工作面(已圈定);東部為新408軌等三條盤區(qū)巷。地面無建筑物,無影響。

地質(zhì)構(gòu)造：2812整體西高東低,煤層較穩(wěn)定,預(yù)計(jì)本巷道掘進(jìn)時(shí)將遇到3條落差在0.5-2.0 m之間的正斷層,受斷層的影響,頂板的完整性將遭到不同程度的破壞,因此一定要加強(qiáng)工作面頂板的管理以防發(fā)生漏頂。

綜上所述,巷道掘進(jìn)將受多條斷層影響,見表1。因此,如何確定最適宜的支護(hù)強(qiáng)度,既可保證頂板安全,盡可能降低支護(hù)成本,又可提高掘進(jìn)效率,成為擺在我們目前的突出問題,為此我們成立課題組,進(jìn)行公關(guān)。

表1 斷層參數(shù)表

2 快速掘進(jìn)工藝設(shè)計(jì)

快速掘進(jìn)工藝設(shè)計(jì)的基本思路是根據(jù)不同區(qū)段,選擇適宜的支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)、支護(hù)材料,在高質(zhì)量的支護(hù)措施下組織設(shè)計(jì)一套快速掘進(jìn)工藝流程,達(dá)到提升掘進(jìn)效率的目的。

2.1 選擇支護(hù)形式、確定支護(hù)參數(shù)

2.1.1 選擇支護(hù)形式

頂板支護(hù)選用螺紋鋼錨桿+鋼帶支護(hù),其錨固力大,鋼帶面積大、強(qiáng)度高,且與頂板由點(diǎn)接觸變?yōu)槊娼佑|,整體性強(qiáng)。對(duì)于下部煤層巷道尤其是全煤巷道,是一種適宜的、科學(xué)的支護(hù)形式。由于掘進(jìn)區(qū)域頂煤層平均厚度為2.4 m,因此決定采用螺紋鋼錨桿+鋼帶+錨索支護(hù)的支護(hù)形式。錨索起到補(bǔ)強(qiáng)和懸吊的作用。

2.1.2 確定支護(hù)參數(shù)

1)錨桿支護(hù)參數(shù)的確定

根據(jù)圍巖條件,由于錨桿不能錨固在穩(wěn)定基巖中,根據(jù)擠壓加固理論：

錨桿長度：L=N(1.1+B／10)錨桿間距：D≤0.5 L

式中：B-巷道或硐室跨度(2812巷寬度5.5m)；

N-圍巖穩(wěn)定性影響系數(shù)(取1.0)。

則，L=N(1.1+)=1.0(1.1+5.5/10)=1.65m

因此,選用直徑16mm、長度1.7m的螺紋鋼錨桿,配合鋼帶使用,錨桿有效長度1.67m。

錨桿間距：D≤0.5 L;D≤0.5×1.67=0.835m。

確定頂板每根鋼帶使用5根錨桿,錨桿長1.7m,每根錨桿的錨固力7 t/根,錨桿間距0.8m,使錨桿在垂直巷道方向形成加固梁,根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),錨桿排距確定為0.9m;頂層煤不完整時(shí)鋪菱形金屬網(wǎng)。

2)錨索支護(hù)參數(shù)的確定

為了加強(qiáng)錨固體的強(qiáng)度,防止煤巖頂板冒落,采用預(yù)應(yīng)力錨索作加強(qiáng)支護(hù),采用低松弛、高強(qiáng)度鋼絞線,直徑為17.8mm,該鋼絞線的最低破斷載荷為329.8 KN,應(yīng)用懸吊理論進(jìn)行參數(shù)計(jì)算：錨索長度：L=l1+l2+l3

L-錨索長度;

l1-錨索外露長度,取0.30m;

l2-巷道頂板潛在破壞范圍,取最大頂煤層厚度L2=1.5m;

l3-錨索伸入老頂層長度,取1.5 m。

計(jì)算得：L=0.3+4.0+1.5=5.8m。

從以上計(jì)算結(jié)果,選擇6 m的錨索,保證錨索錨固在老頂層穩(wěn)定巖層中,可達(dá)到有效控制頂板的作用。

錨索排間距：根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),錨索沿巷道中心線布置一排,間距2.0m,排距3.0m。

2.1.3 質(zhì)量保證措施

1)采用鉆嘴19mm的MQT氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，19 mm組合鉆桿，?25mm鉆頭,達(dá)到錨桿(索)孔徑、錨桿(索)直徑與樹脂直徑三徑匹配,保證錨桿角度和錨固效果。

2)使用氣扳機(jī)和加長扳手對(duì)錨桿施加140 N.m的預(yù)緊力,錨索施加120 KN的預(yù)緊力,起到主動(dòng)支護(hù)作用,防止頂幫離層。

2.2 工藝流程的設(shè)計(jì)

工藝流程圖，見圖1。

圖1 工藝工序流程圖

3 實(shí)施情況

使用S-300掘進(jìn)機(jī)在2812巷按照上述工藝工序流程進(jìn)行快速掘進(jìn)(切割煤),三個(gè)半月將8812工作面的皮帶運(yùn)輸順槽順利掘成,月均進(jìn)尺達(dá)到471 m,掘進(jìn)效率顯著提高。

4 結(jié)論

1)運(yùn)用工藝流程圖,將各班各施工工序有效地用圖示的辦法展示出來,避免了施工中亂扎堆的現(xiàn)象,提升了施工效率。

2)掘進(jìn)中運(yùn)用了風(fēng)動(dòng)錨頭、風(fēng)動(dòng)扳手、風(fēng)動(dòng)漲拉千斤、機(jī)載超前等,對(duì)有效提升機(jī)掘快速掘進(jìn)也起到了有力的支撐。

3)在巷道口安裝了壓風(fēng)機(jī),解決了支護(hù)過程中風(fēng)量不足的問題。

4)錨桿、錨索保證預(yù)緊力和錨固力,確保了支護(hù)效果。

〔責(zé)任編輯 石白云〕

Research on Long Large-section Gate Roadway Continuous Rapid Excavation Technology

LU Xue－bin
（Yungang CoalMine Company of Datong CoalMine Group，Datong Shanxi，037017）

This paper introduces in long large－section gate roadway，by choosing the proper form，parameter，material and quality of support，rapid excavation process can be realized and excavation efficiency can be improved.

long strike；large－section；gate roadway；rapid excavation

R742.1

A

2012－12－12

魯學(xué)斌（1963－），男，山西陽高人，碩士，研究方向：煤炭生產(chǎn)采掘工藝。

1674-0874（2013）03-0077-03