復雜地質條件下安全快速掘進技術的探索與實踐

王光金

（兗礦集團鮑店煤礦，山東 濟寧 273500）

復雜地質條件下安全快速掘進技術的探索與實踐

王光金

（兗礦集團鮑店煤礦，山東 濟寧 273500）

隨著煤礦開采技術的進步，煤礦大斷面、煤巷綜合機械化掘進技術也越來越先進，鮑店煤礦83上01工作面，順槽長度達2800m，切眼寬度達280m，順槽寬5m，切眼寬度9.5m。83上01工作面順槽及切眼施工過程揭露斷層、地質構造帶發(fā)育多、涌水量大、煤層傾角變化大，地質條件復雜，巷道支護、瓦斯管理、供風管理、涌水控制以及大型綜掘機施工、長距離膠帶輸送機煤流系統(tǒng)、長距離供電等技術難題，制約著巷道安全高效掘進。施工堅持技術管理并行，聯合制定施工技術方案，進行技術攻關，解決了煤巷錨網支護、瓦斯、水害、頂板隱患防治中的重點技術難題，保證了安全高效掘進，同時保證了施工質量。

地質條件；遠距離；大斷面；綜合機械化

1 巷道供風

八采一號、二號探巷最長供風距離達3000m。順槽掘進期間選用2×37kW型大功率對旋風機，風機供風量達500m3/min。風筒選型為1000mm風筒。該局部通風機的應用有效實現對掘進工作面的長距離、大功率風量輸送，使巷道溫度比原2×22kW對旋局部通風機下降了2℃以上，有效風量提高了60%以上。保證了安全生產，改善了職工作業(yè)環(huán)境。

2 涌水控制

八采區(qū)底板涌水大，巷道掘進期間正常涌水量為20m3/h，最大涌水量為105m3/h。由于巷道距離長，水害控制對于安全生產至關重要。巷道掘進期間及時施工排水硐室，八采一號探巷布置在巷道西幫，八采二號探巷布置在巷道東幫，排水硐室尺寸為長×寬×高：3m×2m×2．5m。排水硐室內施工長×深×寬：2m×1．5m×2m。所有低洼點掘進期間，及時使用掘進機截割及爆破作業(yè)施工排水硐室。在下山距離超300m的巷道，必須及時施工接力排水硐室。在八采二號探巷迎頭低洼點，安設75kW大功率排水泵、正常排水點安設22kW排水泵，所有排水點備齊雙泵雙開關。在涌水大排水點，同時安設2臺風泵備用，防止停電造成巷道積水。在八采一號、二號探巷與南翼回風石門施工泄水孔，進行排水系統(tǒng)優(yōu)化。

3 瓦斯管理

在迎頭及回風口，安設瓦斯監(jiān)測儀。加工瓦斯檢測儀懸掛箱，便于前移瓦檢儀。工長親自對工作地點的瓦斯監(jiān)測儀與線路進行檢查。當瓦斯超限或監(jiān)測系統(tǒng)報警時，按避災路線及時撤人?，F場瓦斯?jié)舛瘸蓿ぐ嚅L有權責令現場人員停止作業(yè)，將人員撤到安全地點，在回風口新鮮風流處，設置柵欄、揭示警標，并及時向礦調度室和通風調度匯報。

4 揭露斷層、地質構造帶的巷道支護及施工

八采一號、二號探巷、切眼揭露多條落差較大斷層，VIII-F16斷層落差達4m、VIII-F15斷層落差達5m等，由于八采區(qū)地質資料不清晰，掘進期間巷道的掘進坡度控制極為重要，在巷道正常跟底掘進期間，頂、底板出現巖石異常后，現場施工人員第一時間匯報單位，由技術人員及地質測量科到現場進行勘測。在地質不明的情況下，首先采用施工鉆孔的方式進行探測地質情況，在分析、探明迎頭情況后，方可制定掘進計劃，過斷層期間嚴格檢測氣體及瓦斯的檢測制度，每班施工鉆孔不少于2個，探測深度不小于5m。瓦斯、涌水無異常方可繼續(xù)掘進。揭露斷層及地質構造帶，及時改變原支護形式，頂板采用鋼帶代替錨桿，采取施工錨索及順槽鋼帶錨索，架設DFB金屬頂梁棚支護形式加強頂板支護。

5 煤層分岔區(qū)的探測及通過

八采區(qū)煤層屬3煤，在采區(qū)南部，煤層分為3上、3下煤，按照采煤工藝，在煤層分岔區(qū)前巷道跟3煤底板掘進，進入煤層分岔區(qū)后跟隨3上煤底板掘進，對于煤層分岔區(qū)的控制，堅持地質資料為指導，現場探測及觀測為主的方式進行準確控制，在巷道掘進期間，進入預測煤層分岔區(qū)200m位置開始，每班觀察巷道夾矸發(fā)育情況，距離預測煤層分岔區(qū)100m位置開始，每天進行一次巷道底板探測。當發(fā)現巷道發(fā)育逐漸變厚的夾矸后，加強底板探測（看穿過底板巖石是否有煤，初期探2m），以夾矸后0．5m為基準，探測一次底板煤巖情況（探深7m），若底板下均為巖石，可判定揭露3煤分岔線，巷道及時變坡，跟夾矸上面掘進。為加強3煤分岔線的判斷準確性，在跟夾矸上面掘進后，仍要堅持往前掘進100m范圍的底板探測，以確定夾矸厚度及穿過夾矸下為3下煤，以保證技術的準確性。

6 工作面停采線的控制

為保證83上01工作面停采線的控制，采取八采二號探巷掘進超前八采一號探巷（約400m）方式掘進，因八采二號探巷首先揭露83上01工作面3煤層分岔線，八采一號探巷拖后350m揭露煤層分岔線，在八采二號探巷通過并確3煤分岔線位置后，在八采一號探巷掘進該位置，巷道起坡跟底掘進，在達到八采一號探巷側煤層分岔線預測位置，進行底板探測（是否有夾矸），在底板煤層下探測到0．5m后夾矸后，確定八采一號探巷側煤層分岔線預測位置，巷道施工平巷跟夾矸上面（即3上煤底板）掘進，完成工作面停采線掘進施工的設計要求。

7 供電及膠帶輸送機

由于順槽距離長，供電壓降大，在巷道施工至1300m時，增設1臺1140V變壓器（KBSGZY-800/6）、1臺660V變壓器（KBSGZY-630/6），進行電壓補償，保證迎頭正常用電電壓。巷道距離長采用SSJ-150型膠帶輸送機（運距1300m，帶寬1000m，功率75kW），掘進在施工至1300m前使用1部SSJ-150型膠帶輸送機，巷道掘進距離超過1300m時，撐寬膠帶輸送機接力硐室，安設第二部接力膠帶輸送機。

8 大功率綜掘機

長距離、大斷面掘進施工采用大功率掘進機，EBZ230掘進機：總長（不帶附加運輸機）：10．5m；總寬：3．2m；總高（最小）：1．72m；總重68t；總功率：320kW；電壓：1140V；爬坡能力±18°；切割硬度：≤80MPa；切割高度：5m；切割寬度：6．5m；切割面積：32m2。大功率掘進機的使用極大提高了截割速度與出煤速度，每循環(huán)（2排）截割時間控制在30min之內，同時EBZ230掘進機破巖、爬坡能力強，與SSJ-150型膠帶輸送機的配合。EBZ230掘進機配合機載臨時支護的使用，替代了普通前探梁，實現臨時支護的機械化操作。

9 單軌吊運人、運料

八采一號、二號探巷順槽長度長，行人距離達2700m，需使用6部25kW絞車及1部SQ-800/110型連續(xù)牽引車，運輸環(huán)節(jié)復雜，安全系數低，車輛掉道率高，運料效率低，平均每進2車料，進車出車需要2小時以上。巷道距離遠，人員來回需要至少行走1．5小時以上。為解決行人、運料以上問題，巷道采用單軌吊進行運人、運料，選用DZ22003+3型沙爾夫單軌機車，該機車使用80kW四缸渦輪柴油發(fā)動機為動力，8驅動輪組進行牽引，自帶尾氣過濾及機車冷卻系統(tǒng)，最大提升能力達20t，運行速度最快可達2m/s，機車油箱經改造后，由原來140L油量增加到1000L，機車有可靠的信號、顯示、報警及制動系統(tǒng)。運行軌道采用重型單軌吊梁。采用使用錨桿及配合錨鏈進行固定。八采一號、二號探巷掘進施工中單軌吊的使用，將運人、運料時間縮短至單趟20分鐘，單趟運人20人，單鉤砸車2車。單軌的使用為節(jié)約勞動力、改善職工作業(yè)環(huán)境、加快運料速度，提供的有力保證，極大促進了安全高效掘進。

10 切眼大斷面及9m大抹角的施工

83上01切眼全寬9．5m，施工機窩后巷道全寬達12m，為目前鮑店煤礦最大的切眼，切眼采用先導硐（5m）后刷寬（4．5m）的方式，切眼分上下兩段由兩個隊伍兩部掘進機、兩套出煤系統(tǒng)同時施工，貫通后采取掘進機“X”型對調方式繼續(xù)往前進行刷寬，不再進調頭。巷道采用鋼帶錨網錨索支護方式，在此基礎上，距切眼前壁及后壁各2900mm架設兩趟順山DFB金屬頂梁棚，在刷寬側施工1趟順山鋼帶錨索支護方式，加強頂板支護。切眼單體液壓支護采用一次成型，改變了以往切眼成型后改單體的額外勞動量。切眼機窩采用掘進機一次成型，支護采取邊錨網錨索支護刷寬后邊架設順山DFB金屬頂梁棚的方式，保證了及時支護。83上01切眼兩端頭抹角，半徑達9m，如此大尺寸抹角施工也是鮑店煤礦首例，兩端頭抹角采取了兩種施工工藝，均取得了良好的施工效果。方法1：采用現將順槽掘進至設計位置后，在巷道抹角范圍施工2趟順山鋼帶錨索，縮膠帶輸送機、退掘進機后，逐排抹角，鋼帶布置垂直于切眼中線。方法2：采用順槽掘進期間，邊掘邊抹的方式進行，鋼帶布置垂直于順槽中線線。抹角實現了快速、安全施工，且成型良好，達到設計要求。

11 結語

83上01工作面超期礦預定工期半個月完成全部工程施工，在地質條件不明、復雜地質條件下，完成了大斷面、遠距離巷道掘進，為下一步八采區(qū)及七采區(qū)長距離、復雜地質條件下的掘進積累了豐富經驗，促進了掘進施工工藝的不斷發(fā)展。是安全高效綜掘機械化掘進的在新領域的不斷探索，具有很好的安全及技術意義。

TD263.2

A

1671-0711（2017）09（上）-0206-02