大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)的實(shí)踐研究

勾 宇

（山西潞安集團(tuán)溫莊煤業(yè)公司，山西 長治 046308）

1 生產(chǎn)技術(shù)條件

山西潞安溫莊煤業(yè)成立于2007年，由潞安集團(tuán)與溫莊聯(lián)營煤礦重組成立。近期潞安溫莊煤礦采用正臺階一次成巷施工方法，先后完成了西大巷延長段、西一擴(kuò)區(qū)膠帶下山、西翼人行車等候室、東翼輔助進(jìn)風(fēng)巷、西一采區(qū)石門膠帶繞道等不同地質(zhì)條件、不同設(shè)計要求的巷道掘進(jìn)工作。

1.1 主要工程概況

（1）西大巷延長段，全長408m，巷道毛寬4.4m，毛高3.7m，掘進(jìn)斷面積15.94m2，按中、腰線施工；巖性以硅質(zhì)膠結(jié)的中、細(xì)砂巖為主，裂隙發(fā)育，巖石硬度系數(shù)f=6～8；采用全斷面錨網(wǎng)、噴漿聯(lián)合支護(hù)形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100 mm。

（2）西一擴(kuò)區(qū)膠帶下山，全長394m，巷道毛寬4.4m，毛高3.6m，掘進(jìn)斷面積14.05m2，按中、腰線施工，下山傾角22°；巖性以硅質(zhì)膠結(jié)的中、細(xì)砂巖和砂質(zhì)泥巖為主，巖石硬度系數(shù)分別為f=6～8、f=3～5，巖層內(nèi)含砂巖裂隙水，涌水量3～5m3/h，隨掘進(jìn)距離的延長涌水量逐漸加大。迎頭采用風(fēng)動潛水泵排水，粑矸機(jī)上方采用電動潛水泵多級排水；采用全斷面錨網(wǎng)、噴漿聯(lián)合支護(hù)形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100mm。

（3）西翼人行車等候室，全長250m，巷道毛寬5.lm，毛高4.05m，掘進(jìn)斷面積18.3m2，按中、腰線施工。施工包括水倉改造巷和人行車通道2個三岔門，三岔門最大跨度8.564m，最大高度5.382m，最大掘進(jìn)斷面積38.9m2；巖性以砂質(zhì)泥巖為主，巖石硬度系數(shù)f=4～6左右，裂隙發(fā)育，有3條落差1～5m的斷層，并穿過7#煤層。采用全斷面錨網(wǎng)、噴漿聯(lián)合支護(hù)形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100mm，在斷層破碎帶及穿煤層施工時，采用全長2.0m的加長錨桿，錨雙層鋼筋網(wǎng)，錨桿間排距改為0.6m×0.6m，噴射混凝土厚度不小于150mm。

（4）東翼輔助進(jìn)風(fēng)巷，全長753m，上、下部車場掘進(jìn)斷面16.32m2，斜巷掘進(jìn)斷面11.35m2，采用全斷面錨網(wǎng)、噴漿聯(lián)合支護(hù)形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100mm。

（5）西一采區(qū)石門膠帶繞道，全長165m，下部車場掘進(jìn)斷面14.44m2，斜巷掘進(jìn)斷面10.73m2，采用全斷面錨網(wǎng)、噴漿聯(lián)合支護(hù)形式，錨桿間排距為0.8m×0.8m，呈矩形布置，噴射混凝土厚度不小于100mm。

1.2 開采工藝裝備

全斷面鉆眼使用CMJ2-27型履帶式全液壓掘進(jìn)鉆車，鉆眼完成后仍由人工裝藥進(jìn)行爆破，然后通過ZWY-150/55 L型履帶挖掘式裝載機(jī)配合轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)和DSJ80型可移動式膠帶運(yùn)輸機(jī)出渣，整個循環(huán)除裝藥和爆破以外，其余鉆眼、出渣、移動設(shè)備全部采用機(jī)械化作業(yè)，縮短正規(guī)循環(huán)工時，提高了掘進(jìn)效率。另外，為了預(yù)防出渣系統(tǒng)或主煤溜沿線故障影響正常生產(chǎn)，充分利用現(xiàn)有設(shè)備減少外界影響因素，在出渣系統(tǒng)后部增設(shè)梭式礦車，保證在前部出渣系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，工作面仍能不間斷生產(chǎn)，待前部出渣系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行后再卸出。

2 大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)的施工工藝

正臺階一次成巷施工法把正臺階分層施工工藝與一次成巷相結(jié)合，以預(yù)留適當(dāng)?shù)恼_階作為作業(yè)平臺，在便于施工人員作業(yè)的情況下，實(shí)現(xiàn)一次成巷。

2.1 預(yù)留施工平臺

巷道掘進(jìn)時采用分層打眼，一次裝藥聯(lián)線爆破，形成正向臺階。在具體施工過程中，如平臺長度過短，不便于人員在上面作業(yè)，且在與出矸平行作業(yè)時工作面作業(yè)人員安全無法保證；如施工平臺長度過長，將使一次施工段長變短，非掘進(jìn)時間相應(yīng)延長，影響掘進(jìn)速度。因此，確定適當(dāng)?shù)氖┕て脚_長度相當(dāng)重要。在施工中，經(jīng)過反復(fù)試驗和比較，最后確定預(yù)留5m施工平臺。預(yù)留施工平臺如圖l所示。

圖l 預(yù)留施工平臺示意圖

2.2 工藝順序

施工的工藝順序：打眼→裝藥放炮→初噴→扒矸→錨網(wǎng)→復(fù)噴，出矸與打眼平行作業(yè)。

2.3 施工要求

施工中，上層掘進(jìn)高度以方便打眼作業(yè)為宜，嚴(yán)格控制在2.2m左右，施工平臺的長度始終控制在5m左右。爆破后進(jìn)行敲幫問頂，找凈裸露頂板的浮矸后噴漿50mm，再耙施工平臺上及附近的矸石，將其堆積在耙矸機(jī)的前方，然后在迎頭的拱部和平臺后方的幫部分別打錨桿及錨網(wǎng)，錨網(wǎng)后再噴漿成巷，成巷工作必須在當(dāng)班完成，每個循環(huán)結(jié)束后都必須達(dá)到永久支護(hù)的要求。

3 工程施工管理制度的研究

3.1 每班作業(yè)量的確定

在確定循環(huán)進(jìn)尺前。除綜合考慮巷道所處巖層的巖性、頂板狀況及支護(hù)技術(shù)要求的錨桿間排距外，還應(yīng)根據(jù)排殲量、車皮供應(yīng)量、排矸速度及一次成巷速度來確定循環(huán)進(jìn)尺，以保證每個循環(huán)崩落的殲石在當(dāng)班基本排凈，做到清底交班，為下一班的生產(chǎn)創(chuàng)造良好條件。每米巷道（以西大巷延長段為例）的殲石量為：

式中：

V1-每米巷道的體積，m3；

K-巖石碎脹系數(shù)；

η-礦車裝滿系數(shù)；

V2-礦車容積，m3。

當(dāng)循環(huán)進(jìn)尺為1.6m時，矸石量為56.7車，綜合以上各種因素，在編制《西大巷延長段掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程》時確定了每循環(huán)進(jìn)尺為1.6m。同理，可確定西一擴(kuò)區(qū)膠帶下山施工循環(huán)進(jìn)尺為l.2m，而施工西翼人行車等候室時，由于施工地點(diǎn)距井口近，車皮供應(yīng)比較充足。因此，確定在頂板完整時循環(huán)進(jìn)尺1.6m，過斷層破碎帶、煤層及施工交叉點(diǎn)時循環(huán)進(jìn)尺為l.2m。循環(huán)進(jìn)尺確定以后，就可以規(guī)定一個循環(huán)的工作量，在西大巷延長段施工時。每小班出矸量50～55車，噴漿6車，打錨桿的數(shù)量為22根，每班完成一個循環(huán)。實(shí)踐證明，所規(guī)定的作業(yè)量，既能做到飽滿，不浪費(fèi)工時，又不至于使工人勞動強(qiáng)度過大，實(shí)現(xiàn)了均衡穩(wěn)定生產(chǎn)，保證了較高的掘進(jìn)速度。

3.2 合理組織施工

因巷道斷面較大，施工線路長，在安排施工時應(yīng)盡量多個工序平行作業(yè)。掘進(jìn)面裝藥放炮時，3～5人在料場進(jìn)行拌料、裝料，使拌料、裝料與裝藥、放炮平行作業(yè)。放炮后，2～3人審頂，5～6人準(zhǔn)備初噴，2～3人準(zhǔn)備出矸，使審頂、準(zhǔn)備初噴、準(zhǔn)備出矸平行作業(yè)。審頂結(jié)束后即開始初噴，初噴結(jié)束后立即進(jìn)行臨時支護(hù)、扒矸、出矸。達(dá)到支護(hù)高度后進(jìn)行錨網(wǎng)作業(yè)，錨網(wǎng)作業(yè)時，先靠正頂及一幫錨網(wǎng)；同時，3～5人在料場進(jìn)行拌料、裝料，準(zhǔn)備復(fù)噴。各崗位、各工種“手拉手、口對口”進(jìn)行交接，特別是安全生產(chǎn)、工程質(zhì)量、文明生產(chǎn)都必須進(jìn)行明確交接，雙方簽字確認(rèn)。由于管理制度到位，執(zhí)行制度嚴(yán)格，各班均能做到科學(xué)合理組織生產(chǎn).在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的工作量，既不欠產(chǎn)，也不允許超產(chǎn)，保證了正規(guī)循環(huán)。

3.3 做好質(zhì)量控制

不斷改進(jìn)光面爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制周邊眼的眼距和裝藥量，將周邊眼的眼距控制在400mm以內(nèi)，杜絕了超挖和欠挖現(xiàn)象，既保證了噴層厚度，又最大限度地節(jié)約了支護(hù)材料。同時，必須保證錨桿角度、錨桿數(shù)量和錨網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量。制定嚴(yán)格的內(nèi)部質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)隊質(zhì)量管理制度，施工的主要巷道規(guī)定凈寬大于設(shè)計30mm，而不得大于設(shè)計80mm。當(dāng)班必須錨噴成巷，并且必須拉線噴射混凝土，做到表面光滑，高質(zhì)量的一次成巷。

4 結(jié)論

大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)對提高整體巷道穩(wěn)定性、推進(jìn)巷道施工掘進(jìn)方面可起到十分積極的作用。溫莊煤業(yè)采取上述措施后，西大巷延長段及相關(guān)巷道掘進(jìn)速度大幅提高，8月份單頭掘進(jìn)成巷92m，折合標(biāo)準(zhǔn)斷面118m。刷新了潞安溫莊煤礦巖巷掘進(jìn)的新紀(jì)錄，為以后在砂質(zhì)泥巖、中粒砂巖中掘進(jìn)下山巷道的安全、快速施工奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)；同時，避免了斜坡道的出矸任務(wù)，保證了施工安全。為同類地質(zhì)條件下巖巷快速施工提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗。