掘進工作面運輸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與應用

張 飛

（大同煤礦集團雁崖煤業(yè)公司，山西 大同 037003）

1 概 述

大同煤礦集團雁崖煤業(yè)公司2305巷位于井田三盤區(qū)，巷道設(shè)計長度為1900m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=5.0m×4.5m。巷道掘進煤層為石炭系3#～5#煤層，平均厚度為4.0m。根據(jù)施工設(shè)計要求，首先施工2305運料繞道，運料繞道從山3～5#層盤區(qū)輔運巷開口施工，并以7°斜坡下山掘進35m以及65m后分別過盤區(qū)皮帶巷、回風巷底板，層間距為2.5m。然后再以7°仰角上山掘進40m施工到位后，進行反掘2305巷。巷道反掘30m后與與盤區(qū)回風巷貫通，在回風巷進行挑頂并構(gòu)筑風橋，然后巷道繼續(xù)掘進，當巷道反掘30m后與盤區(qū)皮帶巷貫通。然后在2305巷80m處按設(shè)計拐彎施工2305巷回風繞道，設(shè)計長度為60m。如圖1所示。

2 原運輸系統(tǒng)主要存在的問題

（1）巷道掘進量大。原施工設(shè)計中，2305巷系統(tǒng)巷掘進量大，共需掘進巷道長度達210m，加大了巷道掘進費用及支護成本費用，延長了2305巷掘進周期。

（2）設(shè)備穩(wěn)裝數(shù)量多，不利于設(shè)備安全管理。前期掘進階段在形成出煤系統(tǒng)前，巷道內(nèi)共計安裝5部膠帶輸送機、5臺200A隔爆開關(guān)、兩臺55kW風機、一臺400A聯(lián)鎖開關(guān)、一臺260kW掘進機以及相關(guān)配套設(shè)備，如圖1所示，從而加大了巷道設(shè)備管理難度，特別是出煤系統(tǒng)復雜，運距長，巷道質(zhì)量標準化差。

圖1 2305巷原施工設(shè)計巷道及設(shè)備平面布置示意圖

（3）施工工藝復雜。原施工工藝中2305巷運料繞道需過盤區(qū)皮帶巷、回風巷底板，層間距為2.5m，且層間巖體主要以砂質(zhì)泥巖為主，易破碎，維護難度大，若采取措施不當很容易引起層間巖體垮落。同時2305巷反掘時需在回風巷風橋挑頂施工，而山3～5#煤層頂板主要以炭質(zhì)泥巖為主，挑頂時受采動影響，頂板冒落現(xiàn)象嚴重，支護難度大。

3 2305巷運輸系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 2305巷道布置優(yōu)化

為了減少巷道掘進量，提高2305巷掘進期間煤矸石運輸效率，決定對2305巷采用過巷掘進并預留漏煤口。

（1）優(yōu)化后的施工巷道從山3～5#層盤區(qū)輔運巷以60°夾角開口上山掘進，上山掘進角度為7°，上山掘進長度為40m。此時2305巷過盤區(qū)皮帶巷頂板，兩巷層間距為4.8m。

（2）上山掘進到位后，施工巷道平巷掘進長度為40m，然后再以7°斜坡下山掘進，掘進長度為40m，掘進到位后沿山3～5#煤層頂?shù)装迤叫芯蜻M，如圖2所示。

（3）2305巷上山掘進階段，分別在上山段、輔運巷以及輔皮聯(lián)巷各安裝一部SSJ-800型帶式輸送機進行聯(lián)合出煤。上山掘進到位后在山3～5#層皮帶巷上方施工一個漏煤眼，施工巷道在后期掘進時在巷道內(nèi)穩(wěn)裝一部SSJ-800型帶式輸送機且搭接漏煤眼進行聯(lián)合出煤。

圖2 優(yōu)化后2305巷布置示意圖

3.2 漏煤眼施工

（1）漏煤眼施工前在皮帶巷及2305巷進行位置標定，并在皮帶巷漏煤眼前后5m架設(shè)工字鋼棚，鋼棚間距為1.0m，共計10架。

（2）漏煤眼施工時，采用松動爆破分層施工工藝。漏煤眼施工斷面為矩形，斷面規(guī)格為長×寬×深=1.5×1.5×4.8m。采用Y-28型鉆機配套長度為1.5m六棱中控鉆桿以及直徑為42mm一字型鉆頭聯(lián)合施工爆破鉆孔。

（3）漏煤眼上分層施工深度為2.0m，從2305巷頂板往下施工，并及時清理起底處煤矸石。上分層施工到位后從皮帶巷道頂板指定位置進行下分層施工，下分層施工深度為2.8m。

（4）漏煤眼施工完后，采用金屬網(wǎng)、錨桿對漏煤眼內(nèi)壁進行維護。錨桿長度為1.2m，錨桿間距為0.75m，錨桿排距為0.5m。錨桿支護施工完后，對內(nèi)壁采用混凝土噴漿加固處理，噴漿厚度不得低于0.15m。

3.3 漏煤斗制作及安裝

（1）漏煤斗采用厚度為6mm的鐵板加工制作而成，漏煤斗一般分為三個部分連接為一個整體。上半部分與掘進巷道底板平齊安裝，中間部位安裝在交叉點的層間距之中，下半部分安裝至離皮帶巷內(nèi)皮帶運輸機0.5m處，呈斜坡狀態(tài)平行于皮帶運行方向布置。

（2）受漏煤斗倉體重量影響，漏煤斗倉體分三部分對接安裝，總高度為6.5m，筒體寬度1.2m，筒體頂蓋主要為11#工字鋼梁構(gòu)成，平放在巷道底板上。每節(jié)筒體外邊緣0.2m處，每隔0.4m施工一個直徑為Ф20mm工螺絲眼孔，并采用螺絲將每一部件進行固定。

（3）漏煤眼倉體上口部位各用四根1.8m長的11#工字鋼梁，加工成“#字架”進行固定，并平鋪在2305巷底板上。下口部位同樣采用四根鋼梁將其與皮帶巷頂板固定。

（4）漏煤斗安裝后，在其與巷道空隙部位采用水泥、石子、沙子構(gòu)筑成混凝土澆筑，防止形成漏風孔洞，混凝土澆筑時必須支盒，澆筑后必須確保倉體穩(wěn)固。

4 結(jié)論

通過技術(shù)研究，對三盤區(qū)2305巷原運輸系統(tǒng)進行優(yōu)化，取得了顯著成效。

（1）施工巷道優(yōu)化后減少了巷道掘進量達90m，可節(jié)約巷道掘進、支護成本費用達84萬元。

（2）系統(tǒng)優(yōu)化后避免了回風巷風橋挑頂施工以及薄煤層過巷穿層施工，保證了巷道掘進安全，提高了巷道掘進效率。

（3）通過施工漏煤眼并安裝漏煤斗裝置，簡化了工作面出煤系統(tǒng)，加快了掘進工作面出煤效率，解決了工作面煤流運輸困難；優(yōu)化精簡運輸機械設(shè)備和人員，做到工作面煤流運輸系統(tǒng)簡單、可靠；一般可以節(jié)省工作面3～5部皮帶運輸機設(shè)備。