大中型煤矿巷道掘进及支护特点

翟龙

摘 要：煤巷掘进技术是煤矿开采中的重要环节，该文详细分析了目前我国掘进技术、掘进设备的适用条件、作业方式、作业线配套设备及使用效果等特点，并阐述了锚杆支护系统的在大中型煤巷中的应用有力的保障了施工人员的生命安全。

关键词：煤巷掘进 特点 支护

中图分类号：TD822 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0034-01

我国是煤炭资源大国，已探明煤炭储量约1万亿t，占世界总储量的11.6%。我国煤炭存储地质条件复杂，煤层厚度差异很大，大部分煤矿生产在地下进行，因此，煤岩巷道的掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，相应的掘进设备与技术水平对煤矿企业的生产效益与安全影响很大。

近几年，我国改革了矿井设计，将开拓巷道和采准巷道布置在煤层中，取消了岩石集中巷布置方式，增加了煤巷在井巷工程中的比例。大力建设大中型高产高效煤矿的关键是采用高效机械化掘进与支护技术[1]，我国煤巷高效掘进方式主要有悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线、连续采煤机与锚杆钻车配套作业线、掘锚机组掘锚一体化掘进作业线三种，而高强度组合锚杆系统能充分发挥煤巷高效掘进设备的优势。

1 煤巷掘进

1.1 煤巷综合机械化掘进

煤巷综合机械化掘进的设备包括悬臂式掘进机、转载机、可伸缩带式输送机或刮板输送机、单体锚杆钻机、通风除尘设备及供电系统等。

1960年初，我国开始研制和应用30～50 kW的小功率悬臂式掘进机，80年代初，我国先后引进了国际先进的AM50型和S-100型两种掘进机，具有设备功率小、重量轻等优点，但破岩能力有限，可靠性和对地质条件的适应性较差。因此，国内科研人员结合我国地质条件和生产工艺，在消化吸收引进机型的先进设备设计理念和制造工艺的基础上，开发了20多种型号的掘进机。其中EBJ-120TP型掘进机采用液压马达直接驱动装载机构，整机机身矮、结构紧凑、破岩能力、产能、稳定性以及适应能力都达到国际先进水平，同时，采用了无支重轮履带行走机构、履带导向轮黄油缸张紧装置、自动加油装置，提高了履带行走机构和液压系统的可靠性，整机采用了PLC电气控制系统，完善了工矿检测和故障诊断功能，提高了整体技术性能。EBJ-120TP型掘进机在煤巷掘进中实际日进尺可达16.5～22 m，但只能适用于单巷掘进，且采用的单体锚杆支护不能与掘进平行作业，这些因素使掘进速度的进一步提高受到影响。

1.2 连续采煤机掘进作业线

连续采煤机是一种集落煤、装运及行走为一体的具有较大截割宽度的综合机械化掘采设备。我国神东公司、万利公司、鲁能集团及伊东公司等各矿区自1979年先后引进连续采煤机及其成套设备用于大断面煤巷的快速掘进和短壁开采，目前所使用的连续采煤机近60余台。

连续采煤机适用于掘进进风巷与回风巷的双巷或多巷平行掘进。在大断面双顺槽掘进时，两条顺槽之间每隔50～60 m掘进一条联络巷，连续采煤机与锚杆钻车利用联络巷实现交叉换位作业，使连续采煤机在进风巷的掘进作业与锚杆钻车在回风巷的支护作业同时进行，当完成一个掘进及支护循环时，连续采煤机则与锚杆钻车交换位置。

连续采煤机掘进作业线设备配置有间断式运煤和连续式运煤两种方式，前者的主要设备配置为连续采煤机、给料破碎机、胶轮运煤车、带式输送机、锚杆钻车及胶轮铲车，而连续运输方式设备配置连续采煤机、连续运输系统、带式输送机、锚杆钻车及胶轮铲车。

近年来，大中型煤矿普遍采用引进CM系列连续采煤机，该机型采用6～8台多电机独立工作的驱动结构，大大提高了设备利用率，维护方便。以宁煤羊场湾煤矿为例，该矿区使用连续采煤机掘进作业线后日进尺可达40 m，满足了煤巷高效掘进的需要。

1.3 掘锚一体机掘进作业线

掘锚一体机掘进作业线配套设备包括掘锚机、桥式转载机和带式输送机。掘锚机是在连续采煤机上安装锚杆钻机，结合了连续采煤机的落煤、装载、运输、行走与锚杆钻机的打眼、安装功能为一体，同时掘锚机具有连续采煤机的横轴式截割滚筒、独特截割和装载设计性能，可适用于大断面单顺槽快速掘进及顶板及时支护。我国神府冯家塔大型煤矿于2006年引进了奥钢联ABM20型掘锚一体机，实现了掘进与打锚杆同时作业；同时，大功率装载和输送装置相对于截割装置能独立运动，装运效果良好；由微机控制截割头掏槽和截割，利用液压缸推力掏槽，履带原地不动，底板不会被破坏。同时，优化了电机工作负载及截割循环时间，截割循环及支护用时仅为30 min，而平均日进尺则达到了45.2 m。

2 组合锚杆支护系统

我国煤矿自1950年初开始在岩巷中使用锚杆支护，逐渐从低强度、高强度发展到高预应力、强力锚杆支护。早期的机械锚固锚杆、端部锚固树脂锚杆及钢丝绳砂浆锚杆等锚杆支护强度与刚度较低，仍然是被动支护，仅能适应较简单的地质条件。[2]近几年来发展的高预应力、高强度锚杆支护技术，重视提高锚杆的强度与支护系统的刚度，有效的解决了深部及复杂困难巷道的支护问题，大幅度减少了巷道围岩变形与破坏，改善了巷道支护的安全状况。实现了锚杆的主动、及时支护，充分发挥了锚杆的支护作用，显著提高了巷道掘进速度与工效。

目前，我国各大中型煤矿采用锚杆支护系统的已达到60%以上，并取得了良好的支护效果。如潞安矿区自2006年以来在各大型煤矿综采工作面顺槽采用高预应力、高强度组合锚杆支护后，顺槽两帮最大收敛量达到150 mm，顶板离层小于50 mm，有效的控制了顺槽的变形与破坏，避免了二次支护和多次顺槽维修。

高预应力、高强度组合锚杆支护系统由强力锚杆及锚索、高强度W型钢带、低粘度高强度树脂锚固剂及配套附件组成。强力锚杆杆体材料采用专用钢材，直径约为22 mm，并制作成左旋无纵筋螺纹钢杆，强力锚索由若干根钢丝捻制而成直径大于20mm的钢绞线，高强度W型钢带厚度约为4～5 mm，宽280 mm，并经过多道轧辊连续进行冷弯、滚压成形，配以用TD2301树脂和100目以上细石粉作为基料制作而成的低粘度高强度树脂锚固剂，以及高强度拱形锚索托盘、高强度、锻压成形锚杆托盘等，确保了锚杆、锚索等支护构件的压应力有效传递。[3]

3 结语

大中型矿井中掘进量最大的巷道即是煤巷，采用高效机械化掘进与支护技术是建设高效综采工作面的关键因素。特别是在大断面顺槽掘进时，高强度锚杆支护系统能有效发挥掘进设备的优势，推进了成巷速度，提高了成巷质量。

参考文献

[1] 王玉浚.中国煤炭开发战略研究[M].太原：山西科学技术出版社，1999.

[2] 杨智英，杨小强，薄基岩浅埋煤层掘进中支护工艺探索[J].内蒙古煤炭经济，2012（1）：51-53.

[3] 何满潮，袁和生，靖洪文等，中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京：科学出版社，2004.endprint