制約掘進(jìn)工作面快速掘進(jìn)的影響因素及應(yīng)對(duì)辦法

潘小軍

（華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司陳家溝煤礦，甘肅 平?jīng)?744100）

1 概況

陳家溝礦進(jìn)入八采區(qū)深部開(kāi)采后，受工作面采掘擾動(dòng)影響，巷道支護(hù)困難，局部巷道出現(xiàn)失修，導(dǎo)致掘進(jìn)速度慢、作業(yè)工效低。尤其8511 工作面運(yùn)輸順槽鄰近8513 綜采工作面，煤柱寬度僅為6m，八采區(qū)相鄰掘進(jìn)工作面掘進(jìn)至800 ～1600m 時(shí)巷道變形失修嚴(yán)重、支護(hù)困難，導(dǎo)致局部區(qū)段巷道物料運(yùn)輸和行人空間不暢，需要長(zhǎng)時(shí)間停掘維修巷道。而在8511 工作面兩順槽根據(jù)煤層結(jié)構(gòu)、應(yīng)力分布規(guī)律及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐檢驗(yàn)，采用差異化支護(hù)技術(shù)保證了巷道支護(hù)參數(shù)合理、支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2 影響巷道快速掘進(jìn)的因素

2.1 掘進(jìn)工序多、支護(hù)時(shí)間長(zhǎng)

該礦煤層具有賦存條件差、夾矸層數(shù)多、煤爆聲頻繁、煤體松軟破碎等特點(diǎn)。按照單班8h 計(jì)算，掘進(jìn)準(zhǔn)備和收尾約1h，單班掘進(jìn)三個(gè)循環(huán)2.4m，三個(gè)循環(huán)出煤用時(shí)1.5h，打注超前錨索10 套，用時(shí)1h，單根錨桿5min、錨索25min，共計(jì)用時(shí)5h，加之輔助運(yùn)輸、材料搬運(yùn)等工序影響，為此巷道支護(hù)時(shí)間長(zhǎng)是影響巷道掘進(jìn)的主要因素。該礦掘進(jìn)時(shí)將采用錨桿鉆車代替人工支護(hù)作業(yè)。

2.2 煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、支護(hù)難度大、運(yùn)輸工序多

該礦煤層賦存條件差，巷道變形大，提高了巷道支護(hù)密度由原來(lái)每排19 套錨桿錨索，增加到25套。在增加支護(hù)密度的同時(shí)增大了支護(hù)難度，占用了作業(yè)時(shí)間，而使用錨桿鉆機(jī)支護(hù)速度慢，支護(hù)材料及附件需人工搬運(yùn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，運(yùn)輸環(huán)節(jié)多，作業(yè)效率低，嚴(yán)重影響巷道掘進(jìn)速度。同時(shí)新老工人接替變換比較頻繁，職工操作不熟練，導(dǎo)致掘進(jìn)工效低。

2.3 作業(yè)環(huán)節(jié)多、運(yùn)料距離遠(yuǎn)

由于巷道起伏不平，材料、設(shè)備、配件等運(yùn)輸難度大，巷道內(nèi)輔助運(yùn)輸工具為無(wú)極繩絞車，但隨著工作面延伸無(wú)極繩絞車運(yùn)輸也有一定局限性。受巷道底鼓影響無(wú)極繩絞車尾輪始終滯后掘進(jìn)工作面150m 左右，軌道不能及時(shí)延伸。距工作面300m 范圍內(nèi)的物料需人工搬運(yùn)，增加了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，影響了作業(yè)效率，加劇了安全管理難度。

2.4 設(shè)備搬遷更換頻繁、布置多

由于八采區(qū)各區(qū)段巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度均在2500m，工作面掘進(jìn)開(kāi)口段設(shè)備布置多，需多臺(tái)刮板輸送機(jī)與膠帶輸送機(jī)配合使用，制約了掘進(jìn)速度。同時(shí)設(shè)備拆除、更換、搬遷頻繁，維護(hù)及操作人員投入多，設(shè)備維護(hù)檢修難度大，導(dǎo)致掘進(jìn)工效低。

3 應(yīng)對(duì)辦法

根據(jù)八采區(qū)相鄰工作面掘進(jìn)、回采期間的應(yīng)力分布規(guī)律、存在問(wèn)題和周邊礦井的管理經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合該礦生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行綜合考慮，決定對(duì)8511 工作面兩順槽進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。主要對(duì)巷道布置、巷道斷面、支護(hù)方式和支護(hù)參數(shù)的選擇、掘進(jìn)方式等方面進(jìn)行了分析研究，確保工作面布置合理、經(jīng)濟(jì)可行。

8511 兩順槽巷道寬度由原來(lái)的4.6m 調(diào)整為5.4m。對(duì)于較大變坡點(diǎn)、局部出現(xiàn)褶曲范圍內(nèi)巷道底鼓嚴(yán)重，出現(xiàn)一定的頂板下沉，掘進(jìn)期間及工作面安裝前期需要多次整修，原來(lái)巷道高度3.6m，適當(dāng)提高了巷道高度0.4m，掘進(jìn)高度最終達(dá)到4m，巷道斷面積由原來(lái)15.6m2調(diào)整至20m2。通過(guò)增大巷道斷面預(yù)留了巷道變形空間，尤其在巷道頂部由原來(lái)3 套規(guī)格為Φ17.8-8300mm 的普通錨索調(diào)整為5 套規(guī)格為Φ22-7300mm 的強(qiáng)力錨索，兩幫沒(méi)有補(bǔ)強(qiáng)錨索增加了7 套規(guī)格為Φ22-4300mm 的強(qiáng)力錨索，在巷道兩幫下角增加了2 套Φ22-4300mm的強(qiáng)力錨索，并將錨桿預(yù)緊力矩由原來(lái)220N·m 增加到400N·m，錨索預(yù)緊力由原來(lái)20MPa 增加至40～50MPa。在應(yīng)力較為集中區(qū)域和薄弱環(huán)節(jié)采取了加強(qiáng)支護(hù)，施工時(shí)采用分段、分區(qū)域支護(hù)的方式，通過(guò)提高支護(hù)密度及支護(hù)強(qiáng)度，能夠有效控制巷道圍巖變形，提高了巷道支護(hù)質(zhì)量。

原有工作面開(kāi)切眼掘進(jìn)后，幫部變形量達(dá)到0.2m 以上，安裝期間支架轉(zhuǎn)向困難，致使部分支護(hù)體被破壞，支架前探梁與幫部接觸碰撞，需要重新移動(dòng)、調(diào)整方向，且支護(hù)密度小、跨度大，開(kāi)切眼中段頂板下沉最大量達(dá)到0.8m，需維修后才能具備安裝條件。將8511 工作面開(kāi)切眼掘進(jìn)寬度由原來(lái)的7.5m 增加至7.8m，掘進(jìn)高度又原來(lái)的3.3m 調(diào)整至3.7m，采取分段、分區(qū)施工，并優(yōu)化了巷道施工參數(shù)、提高了支護(hù)密度。各施工參數(shù)滿足要求，有效抑制巷道變形，減少巷道維修、勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了巷道利用率及掘進(jìn)工效，巷道支護(hù)參數(shù)整體合理、受力均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠，對(duì)圍巖控制效果明顯。

4 結(jié)論

（1）工作面設(shè)計(jì)緊湊、布局合理、科學(xué)經(jīng)濟(jì)，采用一次性布置設(shè)計(jì)的原則，適當(dāng)增加巷道斷面尺寸，預(yù)留巷道變形空間，并將各類硐室集中布置，采用一次施工，輔助運(yùn)輸設(shè)備安裝滿足采掘期間運(yùn)輸條件，避免二次擴(kuò)刷巷道，保證一次性投入，減少管理難度，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）將錨桿的預(yù)緊力矩由原來(lái)的220N·m 增加到400N·m，將錨索的預(yù)緊力由原來(lái)的20MPa 增加至40～50MPa，提高了錨桿錨索的支護(hù)強(qiáng)度，確保巷道圍巖穩(wěn)定。

（3） 巷道頂部由原來(lái)3 根規(guī)格為Φ22-7300mm 的錨索調(diào)整為5 根規(guī)格為Φ22-7300mm 強(qiáng)力錨索，巷道兩幫增加了7 根規(guī)格為Φ22-4300mm的錨索。通過(guò)提高支護(hù)密度，能夠有效控制巷道圍巖變形，減小了巷道后期維修工程量。

（4）掘進(jìn)工作面200m 范圍內(nèi)安裝單軌吊，解決了該范圍內(nèi)材料、配件等運(yùn)輸難題，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)組織，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了掘進(jìn)工效。