轨道上山大断面快速施工工艺研究与实践

2014-11-06王勇

江西煤炭科技 2014年1期

王勇

（内蒙古鲁新能源有限责任公司，内蒙古锡林郭勒盟026231）

1 问题的提出

三采区轨道上山布置在11煤底部，煤岩层走向为北东，倾角6°～7°，掘进轨道上山的目的是为了满足三采区辅助运输、通风及管线敷设的需要。巷道设计长度为1157.39m，分4个断面施工，分别为3－3、4－4、5－5、6－6断面，断面形状为直墙半圆拱形，3－3断面：S掘＝21.8 m2，S净＝18.9m2；4－4断面：S掘＝12.2m2，S净＝9.6m2；5－5断面：S掘＝17.8m2，S净＝14.7m2；6－6断面：S掘＝23.0m2，S净＝20.1m2。

随着矿山开采规模和强度的大幅增加，为了确保生产安全，保证矿井掘进、运输、通风等系统中大型设备的安装和运输要求，煤巷作业的断面面积正在逐渐扩大。由于国内很多煤矿仍采用以钻爆法为主的传统巷道掘进方式，使巷道掘进速度慢，并造成采掘工作接替紧张、成本高等诸多问题。因此，可以考虑在条件允许的地区采用掘进设备综合一体化技术，利用专业、先进的配套设备实现对大断面巷道的快速掘进。必须剖析快速掘进系统存在的问题，优化运输系统、优化快掘工艺、优化劳动组织，提出适应现代高效掘进配套系统的方案。

2 施工方案的确定

2.1 掘进方式

巷道施工前期采用炮掘，后期采用EBZ－200M型掘进机全断面一次成巷的施工方法掘进。

EBZ－200M型综掘机功率较大，最大截割高度及宽度、装载能力及爬坡能力均比较大，对我矿三采区轨道上山大断面掘进适应性较强。EBZ－200M型掘进机不光具有掘进功能，还具有出矸功能、导向功能，这种作业方式成巷效果好、对围岩扰动影响较炮掘破岩方式小、施工速度快、效率高和工作安全等优点。

掘进机截割工序：①左侧进刀自下而上到左拱肩，退机；②右侧进刀自下而上到右拱肩；③从右拱肩到顶到左拱肩；④自上而下左右截割到底板（见图1）。

图1 掘进机截割流程示意

2.2 运输方式

（1）＋570m水平运输原设计方案

＋570m水平轨道运输石门于2011年8月22日完成，根据施工接续转为施工采区轨道上山，由于采区主运输系统尚未形成，原设计为使用综掘机掘进，综掘机二运与联络巷段铺设扒装机，综掘机二运后跟胶带输送机。胶带输送机将煤矸灌入下车场的水平矸石仓内，通过扒装机将水平矸石仓内煤矸耙装入联络巷的40T刮板输送机，再经40T刮板输送机灌入矿车，由电瓶车将矿车带到副井，提升至地面。

（2）优化后的方案

为加快采区轨道上山施工速度，拟将矿车运输改为胶带机运输，继续使用＋570m水平轨道石门的胶带输送机、水平矸石仓，利用扒装机将矸石仓的煤矸装入矿车。同时，轨道上山下车场不再建设水平矸石仓，联络巷的40T刮板输送机改为电动皮带运输。

将＋570m轨道运输石门胶带输送机机尾延长至联络巷门口，与电动皮带卸载滚筒搭接，电动皮带采用锚杆起吊方式，配40T链子每2.5m一对吊挂。为了不影响电机车运输及行人，跨石门电动皮带至底板高度不低于1.8 m，皮带下铺设挡煤板宽度不小于1.4m，两侧挡矸网（板）高度高出皮带0.2m。电动皮带卸载滚筒、机尾滚筒与前后胶带输送机搭接处安设挡煤板。

皮带吊挂使用40T链子，40T链子上端链环与锚杆连接，采用紧螺帽的方式调整链子的松紧度，链子下端绕皮带支架一圈用“U”型环配螺丝固定，机头、机尾用40T链子固定在专用锚杆上。

（3）运输方案优化前后优缺点比较

运输设计优化后，将原运输系统由采区轨道上山下车场矿车装运，改为＋570m轨道运输石门水平矸石仓处矿车装运，装运距离减少1086m，每次装运时间减少1小时，运输时间缩短近2倍。同时对采区轨道上山支护材料辅助运输时，避免了与矿车装运的交叉作业影响，加快了采区轨道上山的施工进度。

2.3 支护方式

（1）临时支护：迎头达到断面要求后，首先敲帮问顶，摘掉迎头危岩悬矸，然后进行初喷，喷厚不小于30mm，初凝20min后方准许人员进入迎头作业。

（2）永久支护：采用喷、锚网棚喷工艺进行支护，锚杆（全螺纹钢等强锚杆，规格为Φ20mm×2200mm）按正方形布置，间排距为700mm×700mm；锚杆托盘压钢筋网（采用编织式经纬焊接钢筋网，使用Φ6.0mm盘圆条，网格尺寸100mm×100mm），网与网之间搭接压茬100mm，联网每隔200mm用10＃铁丝扭接一处，网跟迎头，再喷砼盖网呈鱼鳞状，滞后耙装机按间距0.8m架设拱形棚，复喷距迎头不大于60m，总喷厚不小于150mm。若巷道围岩压力明显，适当缩短架棚与迎头的距离。

（3）当遇顶板裂隙发育、淋水较大、过断层时，缩小循环进度不大于1.0m，采用拱形棚跟迎头、打设超前导管工艺进行支护。