大斷面巷道綜掘快速成巷技術(shù)研究

劉本沖（安徽省淮北礦業(yè)集團（公司）蘆嶺煤礦，安徽　宿州　234113）

大斷面巷道綜掘快速成巷技術(shù)研究

劉本沖
（安徽省淮北礦業(yè)集團（公司）蘆嶺煤礦，安徽宿州234113）

提高煤礦綜掘成巷速度是煤礦一直研究的難題。通過分析現(xiàn)階段巷道綜掘速度較低的原因，結(jié)合煤礦的自身特點，提出了加快巷道綜掘成巷的手段，例如完善綜掘設備系統(tǒng)的搭配、巷道開挖方式的改善、巷道斷面形式的改進、錨桿參數(shù)優(yōu)化、支護工序的優(yōu)化及錨桿安裝工藝等，均可有效提高巷道綜掘速度，對煤礦企業(yè)提高巷道施工速度提供一定的指導。

大斷面巷道；快速成巷；綜掘；巷道支護

0　引言

現(xiàn)階段，限制煤礦行業(yè)發(fā)展的因素有很多，在各個環(huán)節(jié)均存在制約煤炭穩(wěn)定增長的問題。在煤礦開采現(xiàn)場，煤礦開采的速度與質(zhì)量直接影響煤礦的經(jīng)濟效益。在巷道開挖的過程中，煤礦瓦斯及掌子面不穩(wěn)定等，都會影響到巷道的掘進速度。工作者為了提高掘進速度，會采取加大巷道排風量、加強巷道支護強度等方式，但是這種分散式的處理辦法不能從根本上解決巷道綜掘速度滯后的問題。因此，這就要求巷道綜掘工作者總結(jié)出一整套完善的解決方案，改善巷道掘進支護水平，提高煤礦經(jīng)濟效益。

1　工程概況

某煤礦巷道直接頂板為泥質(zhì)砂巖，厚度2.5m、老頂為灰?guī)r，厚度5.9m，直接底為石灰?guī)r，厚度為6.5m、老底為泥巖，厚度為9.5m。根據(jù)相關(guān)實驗，直接頂?shù)膯屋S抗壓強度為13.5MPa，直接底的單軸抗壓強度為20.3MPa。巷道高度5.3m，寬度為3.2m，為直墻直板形巷道，支護方式采取錨網(wǎng)噴。煤層走向8度，含有夾泥現(xiàn)象，含水率較低。

支護錨桿參數(shù)為高強度鋼螺紋錨桿，頂板錨桿長度為2.5m，間排距為1.0mx1.0m，在頂板的兩邊，錨桿與豎直方向呈45度角向上。直墻錨桿長度3.0m，材料為高強度鋼螺紋錨桿，間排距為1.5mx1.5m，在直墻腳處的錨桿方向與水平方向呈30度斜向下。金屬網(wǎng)格參數(shù)為100mmx100mm，初噴混凝土強度采用C30混凝土。

2　巖巷高效掘進方式

要提高掘進技術(shù)水平，應通過研究新型機械化作業(yè)線配套方案，尤其是鉆掘工藝、快速裝巖、排研運輸作業(yè)線，縮短排研時間及增加工作面平行作業(yè)時間，從而大大縮短單循環(huán)時間，提高掘進速度。另外，需要從爆破參數(shù)、支護參數(shù)、勞動組織等方面進行深人研究和改進，將中深孔光面爆破理論、支護理論以及網(wǎng)絡優(yōu)化等先進技術(shù)理論更好地應用到掘進實踐中，實現(xiàn)全斷面中深孔一次爆破，并在保證支護強度的前提下，縮短支護時間，提高支護速度。

3　綜掘技術(shù)的改善

（1）綜掘設備系統(tǒng)的搭配。根據(jù)該煤礦已經(jīng)施工完成的302#巷道經(jīng)驗，本巷道仍然沿用EBZ-200H型巷道掘進機。該掘進機配有液壓傳動器，且支持電腦精確操控鉆頭的位置，對于巷道圓角的成型具有十分有利的幫助。傳統(tǒng)的掘進機械的排矸石的途徑是通過耙斗機和運輸車進行合作，通過耙斗機將零碎的礦石運到運輸車上，運輸車再通過傳送帶將矸石送出。這種方式運輸速度較慢，通過改進后，在掘進系統(tǒng)上，搭建了獨立排矸系統(tǒng)，這樣一來，掘進工作與排輸矸石作業(yè)可以同時進行。

（2）巷道開挖方式的改善。開挖機械的靈活度及可操作能力直接影響到巷道的掘進速度。例如以此切割深度較深，容易對機械造成磨損，對機器的壽命造成損害。但如果一次掘進深度過淺，會降低總的掘進速度。在本巷道實驗中，分別對一次切割深度140mm、200mm、300mm及400mm進行了實驗，發(fā)現(xiàn)切割深度為200mm時用時最短，且機器磨損的情況也最低。

（3）巷道斷面形式的改進。原巷道斷面形式為矩形斷面，眾所周知，矩形斷面的直角綜掘機很難處理，并且直角容易形成應力集中。為了降低掘進難度，增加掘進速度，將矩形斷面改善為馬蹄形斷面。圓拱的弧度可以根據(jù)煤層及巖層的走向進行確定。馬蹄形斷面無論是在開挖速度上還是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上，均比矩形斷面巷道要好很多。

4　支護參數(shù)的改善

（1）錨桿參數(shù)優(yōu)化。原錨桿支護參數(shù)為：頂板間排距為1.0mx1.0m，直墻錨桿間排距1.5mx1.5m，通過大型有限差分法數(shù)值模擬軟件—FLAC3D對原支護方式下的巷道變形進行了分析，研究結(jié)果表明巷道頂板下沉位移極小，巷道兩幫收斂位移也較小。通過將頂板錨桿的間排距調(diào)整為1.5mx1.5m，直墻錨桿的間排距調(diào)整為為2.0mx2.0m。在這種支護參數(shù)下，數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)巷道的變形仍然滿足安全要求。

（2）支護工序的優(yōu)化。結(jié)合國內(nèi)先進的巷道支護理論—錨索滯后支護理論，將原來的錨索與掌子面的推進同時施工，改為掌子面向前推進5m后，再打設兩幫錨索。待巷道頂板下沉位移不再增加時，大約距離掌子面十米時再施工頂板錨索。

（3）錨桿打設技術(shù)改進。錨桿的施工速度直接影響著掌子面的推進速度，因此必須提高錨桿施工速度。在錨桿鉆眼前，應對巷道超挖、欠挖進行檢查。及時清理容易掉落的巖石，保護施工人員安全。打眼過程中，應準確定位錨桿孔，確保誤差在可控范圍之內(nèi)。在安裝過程中，應清理出錨桿空中的積水及巖石渣。注漿時，應確保漿液充滿錨桿孔。特別的，在錨桿孔塞入樹脂凝固劑，利用機械將錨桿旋入錨桿孔中，直到錨桿達到設計深度。

5　結(jié)論

總起來說，大斷面巖巷綜掘快速成巷技術(shù)主要是以掘進技術(shù)的改進、支護技術(shù)的突破以及施工工藝的革新為核心，優(yōu)化的勞動組織和功效的合理利用為輔助的一種新型成巷技術(shù)。本文通過總結(jié)現(xiàn)階段巷道綜掘速度較低的現(xiàn)狀，通過幾個方面總結(jié)提出了提高巷道綜掘成巷的技術(shù)，分別從綜掘設備系統(tǒng)的搭配、巷道開挖方式的改善、巷道斷面形式的改進、錨桿參數(shù)優(yōu)化、支護工序的優(yōu)化及錨桿安裝工藝等幾個方面進行了分析與介紹，以上幾個措施均能有效提高巷道綜掘速度，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益。

［1］王新生，崔國順，梁為民等.大斷面巖巷快速掘進爆破參數(shù)優(yōu)化［J］.煤炭工程，2009（12）：35-37.

［2］王景義，孫亮.曲線巷道施工中的質(zhì)量控制［J］.煤炭工程，2010（04）：37-39.

［3］陳強威.向斜軸部高應力淋水巷道綜合支護技術(shù)實踐［J］.煤炭工程，2009（10）：28-30.

［4］李玫斯.大斷面硐室施工輪廓線的繪制方法［J］.煤炭工程，2006（12）：16-17.

［5］黃志強，尹衛(wèi)平，高學奎.大傾角曲線巖巷反向施工實踐［J］.煤炭工程，2007（05）：34-35.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.120

劉本沖（1987-），男，安徽宿州人，本科，助理工程師，主要從事設計與技術(shù)管理工作。