大断面复合支护岩巷快速施工技术

张治军 姚传学

摘要：本文主要总结了大断面复合支护岩巷炮掘快速掘进技术，包括支护技术、施工装备、机具选择，施工方法、工序及生产组织，辅助运输等环节。采用了CMJ17HT全液压掘进钻车打眼，适当加大钻孔深度，加大循环进度（2.0m），提高劳动生产率。同时尽量实现平行作业，抓正规循环，加快施工速度。

关键词：大断面岩巷掘进技术

传统岩巷掘进仍以钻爆法为主，主要采用风钻打眼，耙斗机装岩出碴，机械化水平低，循环进尺上不去，施工速度慢，个别采用机械打眼的，虽然打眼速度快，循环进尺有所提高，但由于配套装备不匹配，配套施工工艺水平低，工时利用不充分、单进水平低施工速度慢。因此，需高度重视岩巷快速掘进技术及配套施工工艺的研究，实现快速掘进。

1工程概况

三水平戊一下延采区是二水平戊二采区的接替采区，采区走向长度3500m，倾斜长度1000m，储量1568万吨，预计2014年10月投产，采区接替紧张。为此需要提高单进水平，加快采取开发进度，缓解采区接替紧张局面。

三水平戊一下延轨道下山全长1130m，坡度13-18.5度，布置在戊8煤层顶板15m左右的岩石中，围岩多为砂质泥岩，掘进断面达22.6m2，净断面达18.7m2，采用锚网索喷、U36拱形棚等复合支护，工艺复杂。

该巷位于戊8煤层顶板中，为全岩掘进。按高瓦斯区域管理，预计工作面绝对瓦斯涌出量0.7m3/min。煤尘爆炸指数为36.06～44.14%，煤层为自燃煤层。

本区内煤层比较稳定，走向大致为北西西向，倾向为北北东向，形成单斜构造；煤层倾角5°～15°，上部及西部较缓，深部较陡。戊8煤层单独分层，平均厚1.63m，均达到可采厚度。该采区主要充水因素为：顶板中砂岩水及老空区水。

2巷道支护形式

根据地应力现场测试与分析结果（一矿是以构造应力场为主导的地应力场，最大主应力与上覆岩层自重应力比值为1.37～2.03。最大主应力为近水平方向，地应力已属于高地应力水平），设计上合理确定巷道层位，保证围岩稳定，并由此进行巷道支护设计，提高巷道服务年限。

临时支护：锚网支护时采用戴帽玻璃钢单体液压支柱或直径Φ140～160mm、长度2400～2600mm的圆木不少于两根，架棚支护时采用两根长度3.6m的工字钢前探梁作临时支护。

永久支护：轨道下山采用锚网喷+套棚（U36型钢）+锚索+喷浆联合支护（套棚支护滞后掌子头不得超过20m）；躲避硐室采用锚网支护，并喷浆封闭围岩。锚杆采用KMG600型、直径20mm、长度2400mm，间排距700mm，锚索直径22mm、长度7500mm、间排距1400×2100mm，架棚棚距600mm。

3施工方法

采用CHJ17HT液压钻车或凿岩机打眼，工作面分次装药、分次起爆爆破施工，P-60B耙斗机出碴，斜巷提升出碴。采用“两掘一喷”施工组织方式，先进行锚网喷，然后套U36棚，再打锚索后，最后喷浆成巷。

3.1施工方案

工作面采用P-60B、斗容0.6m3耙斗机将矸石装入3吨矿车内，采用90kW绞车提升，每次提一个3吨矿车，以满足工作面生产的需要。

工作面采用YT-28型凿岩机或CHJ17HT液压钻车打眼，煤矿许用毫秒延期电雷管起爆，选用煤矿许用乳化/水胶炸药，工作面爆破采用分次装药，分次起爆的爆破方法爆破施工，放炮器采用矿用隔爆型放炮器起爆。

根据巷道的地质条件及支护形式，锚网喷加锚索段采用“两掘一喷”的支护方案施工；先进行锚网喷，然后再进行U36金支喷，再打锚索后，最后喷浆成巷。

若巷道压力比较大，为了能让巷道有一个卸压的过程，掘进后先进行锚网支护，然后初喷，往前掘进后，再进行套棚，打锚索，最后喷浆封闭，耙斗机后套棚必须采取安全措施并严格执行。锚杆施工要做到随掘随锚，施工过程中要严格控制最大控顶距，最大控顶距≯0.7m，喷浆控顶距不大于4.9m，即700mm加两炮循环进尺。根据地质条件及支护形式，采用“两掘一喷”的支护方案。

3.2通风

采用两台2×30KW对旋风机做压入式通风，其中一台主风机，一台副风机。

3.3排水

工作面积水经工作面风泵排到耙斗机后的水箱内，再由22kW单级泵把水箱内水经Φ108mm排水管排到轨道下延车场内的排水沟内，流到-517m石门水沟。当再变坡往下施工时，要在巷道的西帮做临时泵窝，先把工作面积水经工作面风泵排到耙斗机后的水箱内，然后由再由22kW单级泵把水箱内水排到临时泵窝内，再由D80-30x5或D80-30x9等多段泵把临时泵窝内水排到设备通道内的排水沟内，流到-517m石门水沟。要根据泵的实际情况，及时做泵窝，避免水排不上来。

3.4装运

工作面采用P-60B、斗容0.6m3耙斗机将矸石装入一个3吨矿车内，经90kW绞车提升到轨道下延车场内，然后采用12吨电机车拉到-517井底车场。巷道内距离上车场600m处设中部接力车场，实现接力提升运输方式，该方式缩短将近一半提升时间，解决了运输距离过长的出碴问题。为了减少职工体力消耗，在轨道下山巷道西帮安设了斜巷助行器，减少了辅助工作时间，提高了效率。

4施工方法

采用YT-28型凿岩机打眼掘进或CHJ17HT液压钻车打眼掘进。该钻车主要优点：①利用双臂凿岩，凿岩速度加快，工作效率较高，凿岩施工速度可达0.8～2.0m/min，人员投入少，降低了人工劳动强度；②有先进的液压系统，设有凿岩机自动返回及防卡钎装置，操作简单方便，安全可靠；③机身体积小、结构紧凑、灵活机动、重心低，采用可靠的履带行走方式，工作稳定，爬坡能力强，可满足对工作面、顶板、侧帮及底板的全断面凿岩施工作业；④采用模块式结构，拆装维修方便，动力单一化，耗能低，低噪音，工作环境较好，能有效提高施工质量和施工效率。

根据所选择的施工方案采取三八制的作业方式。二个锚网掘进班，一个锚网喷浆班，另有一个套棚喷浆班平行作业。保证正规循环，加强工时利用，保证安全的前提下尽量安排平行作业。掘进工艺：打眼→装药连线→爆破通风→找净帮顶活岩危矸→工作面临时支护（打带帽顶柱或架棚前，正确使用前探梁）→打锚杆眼注锚杆（或上梁刹顶）→刷帮挂网打锚杆（或挖柱窝、栽腿子、调背板、刹帮）。

爆破采用中深孔爆破，炮眼深度设计2.2-2.4m，循环进度控制在2.1m，炮眼利用率不低于90%，提高进尺效率。

5机电运输系统及管理

机械设备的事故率对岩巷单进影响较大，员工的技术素质、操作能力、维护保养能力对设备的开机率及正常运转有密切关系，因此需要做好设备维护保养，降低故障率，充分发挥各种设备的机械效能，实现正规循环。

所有的机电设备每天必须指派专人检查完好情况，机械设备必须按规定进行检修注油。专职防爆员每天必须对井下所有的电器设备进行全面检查，杜绝发生失爆现象。绞车安装必须经验收，安装合格方可使用，不合格严禁使用。绞车司机持证上岗，操作前应检查绞车各部位的完好情况，发现问题及时处理。每天派专人检查绞车及钢丝绳，发现隐患及时处理，当钢丝绳断丝或者磨损达到规程规定值时，应及时更换钢丝绳。

6结论

通过采用液压钻车、深孔爆破、合理劳动组织、提高正规循环率，能够实现岩巷大断面的安全快速掘进，实际施工中，月进尺达到了86m，同时解决了岩巷下山施工中的积水、通风、供电等问题。观测数据显示，巷道围岩变形量得到了有效控制，仅局部巷道有轻微底鼓现象，取得了较好的效果。为岩巷单进总结了可供借鉴的经验。

参考文献：

[1]刘军章.三软煤层煤巷大断面交岔点复合支护技术[J].中州煤炭，2014（04）.

[2]黄晋兵.全锚支护技术在大断面切眼中的应用[J].煤炭工程，2008（10）.

[3]贺天才.切眼大断面锚杆支护技术的应用[J].山西煤炭，2002（04）.

作者简介：

张治军（1973-），男，河南洛阳人，学士学位，高级工程师，辽宁工程技术大学采矿工程专业毕业，长期从事矿井建设和技术管理工作。