提升煤巷掘進(jìn)效率的技術(shù)措施研究

常 北

（山西晉煤集團(tuán)晉圣三溝鑫都煤業(yè)有限公司，山西 沁水 048200）

1 概況

山西晉煤集團(tuán)晉圣三溝鑫都煤業(yè)有限公司井田位于沁水縣城西南，其2 號煤層位于山西組中部，在井田西、北、南部煤層剝蝕出露。根據(jù)歷次鉆孔成果及井下見煤點(diǎn)資料，煤層厚0～1.60 m，總體變化規(guī)律為由西向東逐漸變薄，可采性指數(shù)為0.50，厚度變異系數(shù)為66.3%，可采區(qū)內(nèi)煤層平均厚度為1.32 m，屬不穩(wěn)定煤層結(jié)構(gòu)，含夾矸0～1 層，頂板為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖。

由于掘進(jìn)效率低下，巷道穩(wěn)定性差，嚴(yán)重影響煤礦作業(yè)效率和安全性，經(jīng)過多方案對比，確定采用優(yōu)化巷道卸壓孔、優(yōu)化巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的方案。

2 掘進(jìn)現(xiàn)狀及改善方案

由于鑫都煤業(yè)地質(zhì)條件相對復(fù)雜、穩(wěn)定性較差，在采用傳統(tǒng)的炮掘方案時，極易導(dǎo)致井下巷道的垮塌，不僅需要對巷道進(jìn)行二次修型而且物料轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械在井下轉(zhuǎn)運(yùn)困難[1]，為了確保綜采作業(yè)過程中的安全性，還需要頻繁地進(jìn)行卸壓孔的施工作業(yè)，因此極大地影響了巷道的掘進(jìn)效率。據(jù)統(tǒng)計，在實際掘進(jìn)過程中，巷道的日進(jìn)尺僅為1 m，導(dǎo)致采掘失衡。

優(yōu)化巷道卸壓工程，主要是對巷道不同掘進(jìn)區(qū)域進(jìn)行分類管理，根據(jù)巷道掘進(jìn)過程中頂板礦壓的顯現(xiàn)規(guī)律，對礦壓較輕的區(qū)域取消卸壓鉆孔，只通過爆破方案進(jìn)行卸壓[2]。為了保證卸壓效果，爆破區(qū)域卸壓孔內(nèi)的裝藥量應(yīng)保證至少4 kg/孔。對巷道幫部的卸壓則需要根據(jù)礦壓顯現(xiàn)的優(yōu)先順序逐次進(jìn)行。井下巷道切眼貫通剩余最后200 m 時，在掘進(jìn)迎頭增加大直徑卸壓孔，采用鉆孔和爆破卸壓相結(jié)合的方式，實現(xiàn)降低巷道卸壓孔數(shù)量、提升巷道掘進(jìn)效率的目的。爆破孔和卸壓孔布置結(jié)構(gòu)如圖1。

通過對巷道實際地質(zhì)情況的分析和驗證，卸壓孔直徑設(shè)計為129 mm，泄壓孔只設(shè)置在最后200 m內(nèi)（超前工作面200 m），巷道卸壓孔的數(shù)量從20個降低為6 個，卸壓孔的總鉆進(jìn)深度由80 m 降低到了24 m。在巷道掘進(jìn)的前部，全部采用爆破卸壓方案，工作時每掘進(jìn)一個大班對其進(jìn)行一次爆破，爆破孔每組設(shè)置為3 個，孔的直徑為42 m，爆破孔深度5 m，每孔裝藥量5 kg。

圖1 卸壓孔布置結(jié)構(gòu)示意圖

巷幫卸壓孔深度增加為23 m，卸壓孔間距增加為4 m，為了提高鉆進(jìn)過程中的巷幫穩(wěn)定性，將鉆孔的角度由垂直鉆孔更改為與掘進(jìn)方向呈70°角鉆進(jìn)，將巷幫的卸壓孔數(shù)量降低為原來的1/3，鉆孔一次合格率提升了78%，確保了鉆孔的效率和質(zhì)量。

3 掘進(jìn)巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

結(jié)合新的卸壓孔施工方案，經(jīng)過實際驗證后采用了一種新的巷道支護(hù)優(yōu)化方案。新型支護(hù)方案對原有“3+3”型的巷道頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對巷道掘進(jìn)前期爆破卸壓區(qū)域采用了“2+2”型支護(hù)結(jié)構(gòu)，錨桿的間距為1600 mm，采用直徑為21.8 mm、長度為9800 mm 的鋼絞線進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)，與一次錨索布置呈菱形排列結(jié)構(gòu)[3]，提高巷道的穩(wěn)定性。

為保證爆破卸壓時的安全，優(yōu)化支護(hù)采用大直徑錨桿托盤，托盤尺寸由160 mm×160 mm×10 mm，增加為220 mm×220 mm×10 mm，將支護(hù)鋼帶的厚度由2.5 mm 增加到4 mm，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。優(yōu)化后的支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 鑫都煤業(yè)井下巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)論

（1）優(yōu)化巷道卸壓工程，將卸壓孔數(shù)量降低為原來的1/3，鉆孔一次合格率提升了78%，確保了鉆孔的效率和質(zhì)量；

（2）巷道支護(hù)優(yōu)化后，將“3+3”型的巷道頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)調(diào)整為“2+2”型的巷道頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)，在不降低支護(hù)穩(wěn)定性的前提下，降低了巷道支護(hù)時間，提升了支護(hù)效率；

（3）優(yōu)化施工方案后，巷道掘進(jìn)日進(jìn)尺由最初的1 m/d 提升到3.2 m/d，支護(hù)效果顯著提升，解決了鑫都煤業(yè)巷道掘進(jìn)效率低下的難題。該技術(shù)研究成果已經(jīng)在鑫都煤業(yè)多個礦井得到了推廣，取得了極好的應(yīng)用效果。