大断面巷道综掘快速成巷技术研究

刘本冲（安徽省淮北矿业集团（公司）芦岭煤矿，安徽　宿州　234113）

大断面巷道综掘快速成巷技术研究

刘本冲
（安徽省淮北矿业集团（公司）芦岭煤矿，安徽宿州234113）

提高煤矿综掘成巷速度是煤矿一直研究的难题。通过分析现阶段巷道综掘速度较低的原因，结合煤矿的自身特点，提出了加快巷道综掘成巷的手段，例如完善综掘设备系统的搭配、巷道开挖方式的改善、巷道断面形式的改进、锚杆参数优化、支护工序的优化及锚杆安装工艺等，均可有效提高巷道综掘速度，对煤矿企业提高巷道施工速度提供一定的指导。

大断面巷道；快速成巷；综掘；巷道支护

0　引言

现阶段，限制煤矿行业发展的因素有很多，在各个环节均存在制约煤炭稳定增长的问题。在煤矿开采现场，煤矿开采的速度与质量直接影响煤矿的经济效益。在巷道开挖的过程中，煤矿瓦斯及掌子面不稳定等，都会影响到巷道的掘进速度。工作者为了提高掘进速度，会采取加大巷道排风量、加强巷道支护强度等方式，但是这种分散式的处理办法不能从根本上解决巷道综掘速度滞后的问题。因此，这就要求巷道综掘工作者总结出一整套完善的解决方案，改善巷道掘进支护水平，提高煤矿经济效益。

1　工程概况

某煤矿巷道直接顶板为泥质砂岩，厚度2.5m、老顶为灰岩，厚度5.9m，直接底为石灰岩，厚度为6.5m、老底为泥岩，厚度为9.5m。根据相关实验，直接顶的单轴抗压强度为13.5MPa，直接底的单轴抗压强度为20.3MPa。巷道高度5.3m，宽度为3.2m，为直墙直板形巷道，支护方式采取锚网喷。煤层走向8度，含有夹泥现象，含水率较低。

支护锚杆参数为高强度钢螺纹锚杆，顶板锚杆长度为2.5m，间排距为1.0mx1.0m，在顶板的两边，锚杆与竖直方向呈45度角向上。直墙锚杆长度3.0m，材料为高强度钢螺纹锚杆，间排距为1.5mx1.5m，在直墙脚处的锚杆方向与水平方向呈30度斜向下。金属网格参数为100mmx100mm，初喷混凝土强度采用C30混凝土。

2　岩巷高效掘进方式

要提高掘进技术水平，应通过研究新型机械化作业线配套方案，尤其是钻掘工艺、快速装岩、排研运输作业线，缩短排研时间及增加工作面平行作业时间，从而大大缩短单循环时间，提高掘进速度。另外，需要从爆破参数、支护参数、劳动组织等方面进行深人研究和改进，将中深孔光面爆破理论、支护理论以及网络优化等先进技术理论更好地应用到掘进实践中，实现全断面中深孔一次爆破，并在保证支护强度的前提下，缩短支护时间，提高支护速度。

3　综掘技术的改善

（1）综掘设备系统的搭配。根据该煤矿已经施工完成的302#巷道经验，本巷道仍然沿用EBZ-200H型巷道掘进机。该掘进机配有液压传动器，且支持电脑精确操控钻头的位置，对于巷道圆角的成型具有十分有利的帮助。传统的掘进机械的排矸石的途径是通过耙斗机和运输车进行合作，通过耙斗机将零碎的矿石运到运输车上，运输车再通过传送带将矸石送出。这种方式运输速度较慢，通过改进后，在掘进系统上，搭建了独立排矸系统，这样一来，掘进工作与排输矸石作业可以同时进行。

（2）巷道开挖方式的改善。开挖机械的灵活度及可操作能力直接影响到巷道的掘进速度。例如以此切割深度较深，容易对机械造成磨损，对机器的寿命造成损害。但如果一次掘进深度过浅，会降低总的掘进速度。在本巷道实验中，分别对一次切割深度140mm、200mm、300mm及400mm进行了实验，发现切割深度为200mm时用时最短，且机器磨损的情况也最低。

（3）巷道断面形式的改进。原巷道断面形式为矩形断面，众所周知，矩形断面的直角综掘机很难处理，并且直角容易形成应力集中。为了降低掘进难度，增加掘进速度，将矩形断面改善为马蹄形断面。圆拱的弧度可以根据煤层及岩层的走向进行确定。马蹄形断面无论是在开挖速度上还是结构稳定性上，均比矩形断面巷道要好很多。

4　支护参数的改善

（1）锚杆参数优化。原锚杆支护参数为：顶板间排距为1.0mx1.0m，直墙锚杆间排距1.5mx1.5m，通过大型有限差分法数值模拟软件—FLAC3D对原支护方式下的巷道变形进行了分析，研究结果表明巷道顶板下沉位移极小，巷道两帮收敛位移也较小。通过将顶板锚杆的间排距调整为1.5mx1.5m，直墙锚杆的间排距调整为为2.0mx2.0m。在这种支护参数下，数值模拟分析发现巷道的变形仍然满足安全要求。

（2）支护工序的优化。结合国内先进的巷道支护理论—锚索滞后支护理论，将原来的锚索与掌子面的推进同时施工，改为掌子面向前推进5m后，再打设两帮锚索。待巷道顶板下沉位移不再增加时，大约距离掌子面十米时再施工顶板锚索。

（3）锚杆打设技术改进。锚杆的施工速度直接影响着掌子面的推进速度，因此必须提高锚杆施工速度。在锚杆钻眼前，应对巷道超挖、欠挖进行检查。及时清理容易掉落的岩石，保护施工人员安全。打眼过程中，应准确定位锚杆孔，确保误差在可控范围之内。在安装过程中，应清理出锚杆空中的积水及岩石渣。注浆时，应确保浆液充满锚杆孔。特别的，在锚杆孔塞入树脂凝固剂，利用机械将锚杆旋入锚杆孔中，直到锚杆达到设计深度。

5　结论

总起来说，大断面岩巷综掘快速成巷技术主要是以掘进技术的改进、支护技术的突破以及施工工艺的革新为核心，优化的劳动组织和功效的合理利用为辅助的一种新型成巷技术。本文通过总结现阶段巷道综掘速度较低的现状，通过几个方面总结提出了提高巷道综掘成巷的技术，分别从综掘设备系统的搭配、巷道开挖方式的改善、巷道断面形式的改进、锚杆参数优化、支护工序的优化及锚杆安装工艺等几个方面进行了分析与介绍，以上几个措施均能有效提高巷道综掘速度，为煤矿企业创造经济效益。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.120

刘本冲（1987-），男，安徽宿州人，本科，助理工程师，主要从事设计与技术管理工作。