寺河礦5313工作面回風(fēng)快速掘進(jìn)工藝研究

姬輝

（晉能控股集團(tuán)寺河礦，山西 晉城 048204）

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目背景和意義

我礦在工作面圈定初期每次需要先施工工作面工藝巷道保證工作面形成獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。以往施工時(shí)，在回風(fēng)繞道掘進(jìn)完成后，采用三種方式施工風(fēng)橋，如表1所示。

表1 三種施工方式對(duì)比表

1.2 項(xiàng)目施工地點(diǎn)

5313工作面回風(fēng)繞道與東井區(qū)西輔助運(yùn)輸大巷交叉處。

1.3 項(xiàng)目施工準(zhǔn)備工作

（1）提前將施工區(qū)域內(nèi)的管線、設(shè)備等拆除或做好保護(hù)，接好施工所用的風(fēng)水管路。

（2）將所需材料運(yùn)輸?shù)轿?，并分類掛牌碼放標(biāo)準(zhǔn)，做好施工準(zhǔn)備工作。

（3）準(zhǔn)備好施工所用的工具。

（4）施工前，先在風(fēng)橋兩端起坡點(diǎn)處，分別打注4根鎖口錨索，采用7.3m 錨索（第一根距幫200mm，間距1700mm）；在風(fēng)橋與東井區(qū)西輔運(yùn)巷交叉兩側(cè)500mm范圍內(nèi)施工鎖口錨索，第一根距幫200mm，排距2000mm。

（5）施工前，對(duì)貫通點(diǎn)巷幫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，支護(hù)采用5.3m錨索，共施工2排，第一排距頂1m，間排距1m，補(bǔ)強(qiáng)為貫通點(diǎn)前后2m范圍內(nèi)。

（6）機(jī)組挑頂前，需將挑頂范圍內(nèi)的頂網(wǎng)與幫網(wǎng)斷開，防止挑頂時(shí)破壞原巷幫支護(hù)。

（7）挑頂前按照警戒示意圖進(jìn)行安設(shè)警戒。

（8）施工前將下方風(fēng)水管路進(jìn)行斷開，同時(shí)向通風(fēng)管理部審批報(bào)告將對(duì)正37#橫川風(fēng)門進(jìn)行拆除。

（9）施工前為保證巷道落煤能夠滿足機(jī)組掘進(jìn)高度，提前在落煤點(diǎn)兩側(cè)使用大鏈配合鋼筋網(wǎng)、木板和木柱進(jìn)行保護(hù)阻止落煤飄散（最為關(guān)鍵一步）。

1.4 項(xiàng)目施工周期

施工周期為3～4d。

2 項(xiàng)目實(shí)施的必要性

連體風(fēng)橋快速掘進(jìn)的必要，從以下幾個(gè)方面說明：

（1）工藝簡單、工期短。此風(fēng)橋施工工藝的進(jìn)行，讓我隊(duì)能夠在巷道坡段貫通后2d時(shí)間即完成風(fēng)橋平段及下坡段的施工。

（2）節(jié)省材料，一次成型。留實(shí)底煤掘進(jìn)及貫通空巷后采取的落煤集中保護(hù)方式，明顯減少了挑頂后落煤虛所墊板梁的使用量。同時(shí)后期減少了一處護(hù)坡及一堵風(fēng)橋料石墻的施工（如圖1所示）。

圖1 新、舊工藝風(fēng)橋成型效果對(duì)比圖

（3）安全系數(shù)高。巷道留實(shí)底及落煤集中，都保證了機(jī)組及錨桿機(jī)有穩(wěn)定的行走線路，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。同時(shí)還避免了舊工藝中掘進(jìn)機(jī)無法上坡、人工空頂下墊板梁的危險(xiǎn)。

3 項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)條件要求

3.1 現(xiàn)場生產(chǎn)條件

在5313工作面回風(fēng)繞道在距離東井區(qū)西輔運(yùn)大巷巷口30m 位置沿5°左右上坡開始挑頂，挑至東井區(qū)西輔運(yùn)大巷東幫巷口2m的位置達(dá)到風(fēng)橋最高點(diǎn)，水平掘進(jìn)9m（貫通后巷道高度8.2m，風(fēng)橋凈高不能低于3.6m），沿30°左右下坡掘進(jìn)7m至正常巷道設(shè)計(jì)高度。

施工時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)需要在下方墊設(shè)板梁并留一定的底煤。為了保證底煤高度，可以在風(fēng)橋兩邊攔設(shè)護(hù)網(wǎng)保證落煤高度。同時(shí)要求，板梁及煤矸的高度不得封堵通風(fēng)斷面，滿足現(xiàn)場通風(fēng)需求。

施工風(fēng)橋時(shí)，根據(jù)施工情況及現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行性能，可以提前進(jìn)行起坡，起坡時(shí)根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)行留底煤。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場施工情況及時(shí)調(diào)整一下角度。

3.2 施工方法

（1）施工方式：采用EBZ220H掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行挑頂。

（2）循環(huán)進(jìn)度。

①EBZ220H 掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行挑頂作業(yè)時(shí)CMM2-15煤礦用液壓鉆車（錨桿機(jī)臨時(shí)支護(hù)）。

上、下坡段循環(huán)進(jìn)度7m，最大空頂距為7.5m,最小空頂距為0.5m。幫支護(hù)允許滯后頂支護(hù)1排。

②施工工藝流程：交接班→安全檢查→敲幫問頂→EBZ220H掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行挑頂→達(dá)循環(huán)進(jìn)度→安全檢查→敲幫問頂→臨時(shí)支護(hù)→永久支護(hù)→自檢驗(yàn)收→進(jìn)入下一工作循環(huán)。

（3）永久支護(hù)。巷道采用樹脂加長錨固錨桿組合支護(hù)系統(tǒng)，并進(jìn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)。

①頂板支護(hù)。

錨桿形式和規(guī)格：型號(hào)為MSGLW500-22*2400的螺紋鋼錨桿。

錨固方式：樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規(guī)格為MSK2335，另一支規(guī)格為MSZ2360。

鋼筋托梁規(guī)格：采用?16mm 的鋼筋焊接而成，寬度為100mm，長度5.3m，規(guī)格型號(hào)為T5300*60/16 100×100。

托盤：采用拱形高強(qiáng)度托盤，規(guī)格為150×150×8mm。

網(wǎng)片規(guī)格：采用鐵絲編織的菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂，規(guī)格型號(hào)50×50mm、6.0×1.2m。

錨桿布置：錨桿排距1000mm，每排6根錨桿，間距為1000mm，靠近巷幫的頂錨桿距巷幫250mm。

錨索：采用?22mm的單根鋼絞線，長度7300mm，型號(hào)為：SKP22-1/1720-7300（簡稱：7.3m 錨索）。加長錨固，采用三支錨固劑，一支規(guī)格為K2335（先放），兩支規(guī)格為Z2360（后放）。錨索排距2m，每排2 根。間距2.0m，距幫1.75m。風(fēng)橋與東井區(qū)西輔運(yùn)巷巷道交叉處及前后2m補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，錨索每排2根，排距1m。

②巷幫支護(hù)。

錨桿形式和規(guī)格：幫錨桿采用MSGLW500-22*2000螺紋鋼錨桿。

錨固方式：樹脂端部錨固，采用兩支錨固劑，一支MSK2335先放，另一支MSZ2360后放。

錨桿角度：靠近頂板的巷幫錨桿安設(shè)角度為與水平成向上10°角，其余與巷幫垂直。

網(wǎng)片規(guī)格：采用50×50mm,3.5×1.2m 金屬網(wǎng)護(hù)幫。

托盤：采用拱型高強(qiáng)度托盤，規(guī)格為150×150×8mm。

錨桿布置：錨桿排距1000mm，每排4根，靠近頂上的一根幫錨桿距頂板300mm，往下間距為900mm。

錨索布置：由于風(fēng)橋開始為留底煤掘進(jìn)，挑頂后巷道高度超高，根據(jù)頂板管理四個(gè)體系要求；在與輔運(yùn)巷貫通前3m 開始補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，每排施工2 根幫錨索（規(guī)格為SKP22-1/1720-5300，排距2m，間距1500mm，最上一根距頂為1000mm。

4 掘進(jìn)工藝改變后取得的效益

4.1 取得效果：與原機(jī)掘挑風(fēng)橋相比（人工風(fēng)鎬、放炮工藝不建議）

（1）單個(gè)風(fēng)橋施工周期為1 周（同時(shí)掘進(jìn)過程中有實(shí)際進(jìn)尺30m），減去我隊(duì)掘進(jìn)效率8m/d，相當(dāng)于風(fēng)橋施工只用了3.5d左右即完成施工；節(jié)省工期2d，至少節(jié)約人工100個(gè)，每個(gè)工200元，約2萬元；

（2）護(hù)坡及巷道交叉處落煤保護(hù)方式采取直接減少了至少400根板梁的消耗（價(jià)值約4萬元）；

（3）為后期風(fēng)橋施工減少了一堵料石墻、一座護(hù)坡（約10m3料石，4m3砂，價(jià)值約1.8萬元）；

（4）免去了9m 正巷的支護(hù)，直接留底煤不進(jìn)行切割，省9m支護(hù)材料，按照每米1700元單價(jià)，省材料費(fèi)用1.53萬元；

（5）相比舊工藝安全系數(shù)超高。

在不計(jì)算安全成本及后期施工風(fēng)橋工藝簡化的成本結(jié)余下，總計(jì)至少節(jié)約材料費(fèi)用9.33萬元。

4.2 掘進(jìn)工藝現(xiàn)場施工應(yīng)用

與2018年2月份53112 巷回風(fēng)繞道風(fēng)橋施工工藝對(duì)比：

（1）現(xiàn)場情況：53112巷反掘時(shí)直接挑風(fēng)橋，工作面現(xiàn)場坡度為5°下山；風(fēng)橋設(shè)計(jì)坡度30°，起坡段7m、平段9m、下坡段7m，最高距地面8.3m，煤厚6.2m，措施要求：循環(huán)進(jìn)度7m。2月3日生產(chǎn)部臨時(shí)變更設(shè)計(jì)：剩余21m 開始起坡，2月10日施工完畢，出煤（工期5d 為2月6～10日）。

（2）工藝存在問題：①15 錨桿機(jī)可支護(hù)高度為4.5m 左右，現(xiàn)場要求留底煤達(dá)到4m 左右，留足夠煤成了問題（影響通風(fēng)、煤留不?。ㄆ陂g未施工護(hù)網(wǎng)保護(hù)散落煤體，最為關(guān)鍵的一步），導(dǎo)致機(jī)組經(jīng)常臥機(jī)，墊板梁，堆煤不夠，導(dǎo)致風(fēng)橋施工高度達(dá)不到要求；②掘進(jìn)機(jī)最大爬坡坡度為17°，未提前設(shè)計(jì)好坡度；③出煤系統(tǒng)安設(shè)不合理，1 部溜子未提前縮槽、保護(hù)不到位造成后期出煤時(shí)溜子無法開起；④循環(huán)進(jìn)度未達(dá)到要求；⑤未形成連體風(fēng)橋，一次成型，且施工高度不夠。

（3）現(xiàn)場施工情況：2月4～9日中班開始割煤循環(huán)為割7-支6-割7-支6-割3-支3-割5（剩3m貫通）-支4-割7-支7-割6-支6，共計(jì)使用時(shí)間為6d，除去現(xiàn)場起坡多走的12m，核減1.5d，共計(jì)使用時(shí)間為4.5d；2月10日開始出煤，具體施工情況如表2所示。

表2 現(xiàn)場施工進(jìn)度表

支護(hù)共計(jì)31排，使用材料為頂錨桿199根、幫錨桿268 根、5.3m 錨索31 根、7.3m 錨索50 根。現(xiàn)場使用1.2m板梁共計(jì)300根左右（現(xiàn)已在出煤時(shí)進(jìn)行回收，基本損壞）。

綜上所述，本項(xiàng)目符合連體風(fēng)橋快熟掘進(jìn)施工的要求，在安全、掘進(jìn)、降本增效上上可獲得顯著效益。本項(xiàng)目從技術(shù)、施工上均是可行的，并極大地提高了風(fēng)橋施工的掘進(jìn)效率。