川南礦區(qū)突出煤層復(fù)雜地質(zhì)條件下快速綜掘技術(shù)

王才文 劉洋 王克雄 銀正川

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2104-5640-1102

摘? 要：在極復(fù)雜地質(zhì)條件下半煤巷的綜掘過程中，巷道布置、支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)必須以礦區(qū)地層、地質(zhì)構(gòu)造、煤層及煤層頂?shù)装逍再|(zhì)等地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，綜合考慮巷道構(gòu)造情況、掘進(jìn)方法、回采工藝、現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的需要、生產(chǎn)系統(tǒng)的便利與可靠性和施工因素等內(nèi)容，合理選擇巷道位置、支護(hù)方式，這對(duì)指導(dǎo)礦井的安全高效掘進(jìn)生產(chǎn)具有重要意義。能適應(yīng)全礦“一礦一面”總體目標(biāo)，確保采掘接替正常，從而實(shí)現(xiàn)建成安全、高效礦井的要求，實(shí)現(xiàn)減員增效的目標(biāo)，滿足巷道治災(zāi)需求，提高巷道成形，為沿空護(hù)巷創(chuàng)造條件。

關(guān)鍵詞：煤礦? 突出煤層? 快速綜掘技術(shù)? 連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)? 循環(huán)進(jìn)度

中圖分類號(hào)：TD12? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2021）05（a）-0008-03

Rapid Comprehensive Excavation Technology of Outburst Coal Seam under Complex Geological Conditions in South Sichuan Mining Area

WANG Caiwen? LIU Yang? WANG Kexiong? YIN Zhengchuan

（Xinwei Coal Mine of Sichuan Coal Group Furong Company， Junlian， Sichuan Province， 645250? China）

Abstract： In the process of fully mechanized excavation of semi coal roadway under extremely complex geological conditions， the roadway layout and support design must be based on the geological data of mining area stratum， geological structure， coal seam and roof and floor properties， and comprehensively consider the roadway structure， excavation method， mining technology， on-site production needs， convenient and reliable production system and construction factors， Reasonable selection of roadway location and support mode is of great significance to guide the safe and efficient excavation production of the mine. It can adapt to the overall goal of "one mine， one side" of the whole mine， ensure the normal replacement of mining， so as to achieve the requirements of safe and efficient mine， achieve the goal of reducing staff and increasing efficiency， meet the needs of roadway disaster control， improve roadway formation， and create conditions for gob side entry protection.

Key Words： Coal mine; Outburst coal seam; Rapid comprehensive excavation technology; Continuous transportation system; Cycle schedule

新維煤業(yè)一盤區(qū)單翼走向長(zhǎng)度一般在500～800m，斷面約在11m，采用傳統(tǒng)的炮掘工藝平均月推進(jìn)度可以達(dá)到120～150m，1條順槽掘進(jìn)周期在4～6個(gè)月，受到瓦斯超限、過斷層影響時(shí)周期會(huì)增長(zhǎng)，嚴(yán)重影響掘進(jìn)效率。

1? 快速綜掘時(shí)期施工工藝

新維煤業(yè)通過不斷實(shí)踐，結(jié)合新維煤業(yè)現(xiàn)狀，通過研究快速綜掘技術(shù)，建設(shè)實(shí)現(xiàn)綜掘及連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)，月推進(jìn)度基本能達(dá)到200m以上，大大縮短了掘進(jìn)周期[1-2]。

1.1 生產(chǎn)施工工藝

生產(chǎn)班作業(yè)流程：交接班→準(zhǔn)備、檢查、處理安全→第一次截割工作面煤（巖）體（截割長(zhǎng)度≤0.6m）和出煤矸→第二至十次截割工作面煤（巖）體（每次截割長(zhǎng)度≤0.6m）和出煤矸→退綜掘機(jī)→臨時(shí)支護(hù)→頂部永久支護(hù)（文明生產(chǎn)）→下一循環(huán)。

檢修班作業(yè)流程：交接班→檢查、處理安全→綜掘機(jī)等機(jī)電設(shè)備檢修（同時(shí)延接風(fēng)水管和幫部永久支護(hù)）→延伸皮帶→清收浮煤矸→文明生產(chǎn)→第一次截割工作面煤（巖）體（截割長(zhǎng)度≤0.6m）和出煤矸→第二至十次截割工作面煤（巖）體（每次截割長(zhǎng)度≤0.6m）和出煤矸→退綜掘機(jī)→臨時(shí)支護(hù)→頂部永久支護(hù)（文明生產(chǎn)）。

進(jìn)刀方式：截割時(shí)，先從磧頭煤層頂部進(jìn)刀，然后按從左到右、由下往上的順序截割磧頭上部煤體，最后，按上述切割線路由下往上截割磧頭下部煤體;若底部有矸石，則最后截割矸石，在截割巖石時(shí)，采用從左至右、先下后上的截割路線逐層進(jìn)行截割[3]。

循環(huán)進(jìn)度：半煤巷為6.0m，最大不超過6.5m。

1.2 支護(hù)工藝

臨時(shí)支護(hù)采用采用的輕型單體液壓支柱為DWB28型。DWB28型規(guī)格：最大支護(hù)高度為2800mm，工作行程為570mm，初撐力為30kN，液壓缸直徑為10mm，重量為22.5kg。

綜掘機(jī)掘進(jìn)6.0m后停機(jī)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，輕型單體液壓支柱施工于永久支護(hù)與磧頭中間位置配套使用的規(guī)格為200mm×100mm×20mm的木楔對(duì)巷道頂板進(jìn)行支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)施工間排距為1000mm×1000mm，臨時(shí)支護(hù)距離磧頭≯500mm，所施工輕型單體液壓支柱垂直于巷道頂板進(jìn)行支護(hù)，并保證支護(hù)牢固可靠[4]。錨索滯后磧頭距離不超過50m。開工前準(zhǔn)備DWB28型輕型單體液壓支柱≮20根，堆放于磧頭后≯60m位置，并掛牌管理，如圖1所示[5-6]。

1.3 探鉆工藝

順槽掘進(jìn)期間每隔40m設(shè)計(jì)并施工 一個(gè)躲身硐室，每隔80m設(shè)計(jì)并施工 一個(gè)材料硐室（兼做施鉆硐室），實(shí)現(xiàn)正常掘進(jìn)期間進(jìn)行超前探放水施鉆工作，最大限度減少對(duì)生產(chǎn)的影響[7-8]。

1.4 瓦斯治理

改變中班進(jìn)刀方式，采用先截割巷道上部煤炭，防止截割期間磧頭煤壁片幫導(dǎo)致瞬間瓦斯超限;半煤巷采取噴漿工藝將巷道暴露煤體封閉，減少掘進(jìn)期間巷道瓦斯涌出量，保證綜掘?qū)崿F(xiàn)瓦斯零超限。

通過不斷實(shí)踐，將掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)度由原2.4m增加至6.0m，大大縮減頻繁支護(hù)磧頭所占用時(shí)間，提高綜掘效率，月單進(jìn)水平不斷得到突破[9]。

2? 主要技術(shù)創(chuàng)新

改變臨時(shí)、永久支護(hù)體系，利用輕型單體液壓支柱作為臨時(shí)支護(hù)、巷道頂板錨網(wǎng)支護(hù)、巷幫滯后素噴封閉;輕型單體液壓支柱使用輕便，能快速完成磧頭臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)時(shí)將頂網(wǎng)同時(shí)施工，永久支護(hù)僅需施工錨桿即可，大大縮減支護(hù)時(shí)間。

根據(jù)頂板離層監(jiān)測(cè)，確定以最大截割長(zhǎng)度作為循環(huán)進(jìn)度，最大限度減少支護(hù)次數(shù)。通過實(shí)踐確定2號(hào)煤層掘進(jìn)期間循環(huán)進(jìn)度6.0m，通過增加循環(huán)進(jìn)度減少支護(hù)次數(shù)、縮減轉(zhuǎn)運(yùn)材料時(shí)間，增加掘進(jìn)時(shí)間，提高綜掘掘進(jìn)工效。

綜掘期間滯后施工沿空切頂護(hù)巷支護(hù)錨索，為無煤柱自成巷110工法的應(yīng)用提供保障。

掘進(jìn)進(jìn)刀方式改為頂部進(jìn)刀，由左往右，先截割煤體，避免掘進(jìn)期間煤層片幫，避免瓦斯一次性大量涌出造成瓦斯超限的問題[10]。

掘進(jìn)期間利用綜掘施工探放水硐室（后期兼做材料、躲身硐室），解決磧頭停頭施鉆影響掘進(jìn)的問題。

斷層地質(zhì)構(gòu)造帶采用“松動(dòng)預(yù)裂爆破+綜掘”的模式，解決了連續(xù)掘進(jìn)、利用綜掘系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)輸?shù)葐栴}。

3? 結(jié)語

通過川南礦區(qū)突出煤層復(fù)雜地質(zhì)條件下快速綜掘技術(shù)項(xiàng)目，在新維煤業(yè)公司2112、2116磧頭成功應(yīng)用。從原綜掘進(jìn)尺月度單進(jìn)水平150～180m提高到250～280m，每條巷道長(zhǎng)度1000m計(jì)算，掘進(jìn)工期縮短2～3個(gè)月，直接經(jīng)濟(jì)效益人工費(fèi)約60萬元，節(jié)約2～3個(gè)月該隊(duì)員工能新掘約500m的巷道，創(chuàng)造效益100萬元，且每月多掘進(jìn)巷道約100m，年度經(jīng)濟(jì)效益約240萬元，一個(gè)綜掘頭面年度經(jīng)濟(jì)效益約400萬元。

通過快速綜掘的研究與應(yīng)用，解決高瓦斯礦井半煤巷炮掘瓦斯治理的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，突破單頭面月進(jìn)度不到200m的瓶頸，解決斷層地質(zhì)構(gòu)造帶進(jìn)度緩慢的問題，為川南片區(qū)高瓦斯突出復(fù)雜地質(zhì)條件下綜掘技術(shù)提供技術(shù)保障，為下一步綜掘智能化礦井的建設(shè)打下基礎(chǔ)，有力地推動(dòng)了行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，在川南片區(qū)的綜掘具有很好的推廣、應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚慶漢，余開清.地質(zhì)條件與開采安全[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2002，19（4）：83-85.

[2] 陳奇.依靠科技進(jìn)步快速發(fā)展我國(guó)煤礦掘進(jìn)機(jī)械化技術(shù)[C].煤礦安全與機(jī)械化——采、掘、運(yùn)裝備論文集.中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)，2006：8.

[3] 魯金華，侯媛媛，褚海艷，等.基于主成分分析法的煤礦掘進(jìn)安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)模型[J].黑龍江對(duì)外經(jīng)貿(mào)，2011（5）：103-104.

[4] 張勇，王超，魏明堯，等.基于事故樹分析的煤礦掘進(jìn)面瓦斯爆炸危險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[J].煤炭技術(shù)，2010，29（11）：70-73.

[5] 楊增強(qiáng).復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造區(qū)誘發(fā)沖擊礦壓機(jī)理及防控研究[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），2018.

[6] 曹敬松.大傾角復(fù)雜地質(zhì)條件下綜合機(jī)械化采煤技術(shù)研究[D].唐山：華北理工大學(xué)，2020.

[7] 王剛.復(fù)雜地質(zhì)條件原始煤層灰?guī)r承壓水分析及防治[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2020（16）：190-192.

[8] 喬毅.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的研究[J].機(jī)械管理開發(fā)，2020，35（6）：117-118.

[9] 高鵬.沙梁煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件下開采方案及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2020（16）：193-194.

[10] 茹卓偉.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用探析[J].能源與節(jié)能，2020（4）：149-150.