大埋深岩巷锚网索支护快速掘进实践

刘银志 王海涛 靳灼亚

(1.中国平煤神马集团公司，河南省平顶山市，467000；2.中国平煤神马集团平宝公司，河南省平顶山市，467000)

★ 煤炭科技·开拓与开采 ★

大埋深岩巷锚网索支护快速掘进实践

刘银志1王海涛2靳灼亚2

(1.中国平煤神马集团公司，河南省平顶山市，467000；2.中国平煤神马集团平宝公司，河南省平顶山市，467000)

针对大埋深、高地压岩巷掘进单进水平低的难题，中国平煤神马集团平宝公司根据巷道围岩特性，通过设计合理的支护形式，科学编制巷道施工作业规程,采用锚网索动态耦合支护理论指导施工, 创造了大埋深岩巷进尺360 m/月的国内新水平。

大埋深岩巷 岩巷掘进 快速掘进 锚网索支护 平煤神马集团 平宝公司

1 工程概况

平煤神马集团平宝公司己15-17-12081工作面为高瓦斯采煤工作面，水平标高-650～-670 m，垂深810 m，岩石普氏系数为7.6～9.6。工作面长260 m，走向长度1463 m，采高4.0 m，可采储量184万t。工作面设计为机巷、风巷、中间巷3条本煤层巷道，但由于瓦斯压力大，需提前施工出3条低位瓦斯抽放巷，工程量的增加使采掘接替紧张。如何实现岩巷快速掘进直接影响着矿井安全高效生产发展。

巷道快速高效掘进是一项综合性施工工艺，掘进速率受到多重因素的综合影响，包括地质条件、掘进层位、设备选型配套、排矸系统、劳动组织优化、施工工艺改进等。

平宝公司在施工过程中探索出了一套成熟的快速掘进技术，加快了岩巷施工进度。 快速掘进技术在己15-17-12081中间抽放巷掘进中应用，创造了大埋深岩巷掘进进尺360 m/月的国内新水平。

2 巷道设计

2.1 巷道层位选择

根据地质条件，己15-17-12081中间抽放巷掘进选择己15-17煤层下方约10 m处进行施工，该处有一条厚度约0.2 m的煤线，掘进时沿着这条煤线的顶板进行施工，利用该煤线上方岩石坚固、围岩稳定等特点，确保了施工安全，同时减少了一定的工作量，为实现一次成巷奠定了基础。

2.2 支护参数选择

己15-17-12081中间抽放巷原设计为梯形断面、后优化为半圆拱形，进一步提高了巷道围岩自身承栽能力。巷道设计断面宽4.6 m,高3.45 m, 巷道断面13.6 m2，围岩采用锚+网+索支护。锚杆为ø22 mm×2400 mm高强树脂锚杆，间排距800 mm×800 mm，采用2支树脂锚固剂锚固(MSK2840型和MSZ2840型各1支)，锚固力不小于197 kN；锚索采用ø17.8 mm×6500 mm钢绞线锚索，“三·三”布置，间排距1500 mm×3200 mm，采用3支树脂锚固剂锚固(1支MSK2840型，2支MSZ2840)，锚固力不小于200 kN；全断面挂ø6 mm钢筋网，网格为80 mm×80 mm。设计优化后，所用锚杆由每排16根减为13根，既加快了施工速度，又节约了支护材料。

3 设备选型

岩巷快速掘进，首先要对掘进设备进行合理的选型。根据以往使用多种掘进机的经验和巷道围岩特性进行综合评定分析，选用EBZ-260型岩巷掘进机、配凯南麦特硬质合金截齿。该掘进机截割面积大，牵引速度高，截割能力强，环境适应性强，爬坡能力大。由于该掘进机具有这些特点，较大地缩短了掘进时间，提高了掘进速度。

采用EBZ-260型岩巷掘进机，配套机载前探临时支护装备，使用带宽为800 mm的带式输送机运输，2台一机双钻液压钻机支护巷道顶板锚杆、锚索，2台气动手持式锚杆钻机支护巷道两帮锚杆；使用锚杆安装机和扭矩倍增器(安装扭矩可增大5～10倍，扭矩达到500～800 N·m)紧固锚杆，锚索安装使用不小于200 kN的张拉机具进行安装。

4 掘进施工组织

4.1 掘进施工工艺

通过现场试验，确定了最佳掘进施工工艺。掘进工艺为交接班→安检→开机切割(运矸)→临时支护→安装锚杆、锚索。

掘进机切割顺序是先在巷道下部进刀 500 mm，再横向扫底，然后横向逆时针分层切割，最后刷帮、打顶、使巷道成型(如中、下部为软岩，先软后硬顺序切割)。

采用独立排矸系统，排矸流程为工作面矸石→掘进机→运输平巷→运输下山→矸石仓(容积650 m3)→矿车→副井→地面。

通过掘进机截割能力和相适应的排矸系统优化，达到了最大排矸能力。

4.2 动态耦合支护，实现巷道顶、帮支护平行作业

使用巷道顶板离层仪和多点位移计以及钻孔窥视仪器进行现场检测和理论分析，根据动态耦合支护理论，对锚、网、索支护程序进行了优化。确定将原巷道锚、网、索及时支护，优化为顶板锚杆支护紧跟工作面、两帮锚杆支护滞后5 m、顶板锚索支护滞后10 m，实现巷道顶、帮支护平行作业，大大加快了施工进度。具体操作是掘进机截割完后，先使用机载前探临时支护装置护顶，然后使用液压锚杆钻机和气动手持式锚杆钻机对巷道顶、帮进行支护。

4.3 劳动组织优化

采用“三八”制作业方式。未优化劳动组织前，原来八点班前半班为检修班，后半班为进尺班，这样每天影响8点班进尺4 h。

优化劳动组织后，将检修班人员分解到各生产班。在掘进机截割时由检修人员负责运料，掘进机截割后，生产班人员对帮顶进行支护时，检修班人员对机电设备进行检修，这样既保证了检修时间和检修质量，又增加了掘进时间，提高了工作效率。掘进作业循环流程见图1。

图1 掘进机掘进作业循环流程

4.4 人员配备

选用业务素质较高，熟练掌握施工工艺及流程的施工人员，提高作业期间作业人员之间的配合默契度，能有效节省工时。每班配备17人。其中：掘进机司机1名，带式输送机司机3名，机电检修人员3名，带班干部、验收人员、局部通风机司机各1名，直接工7名。

5 人、机、环、管优化配置

(1)人员：高素质施工与管理人员。掘进机和带式输送机司机以及设备使用人员，经专门培训、考试合格并持证上岗，能熟练操作设备。

(2)机械：设备配备合理。掘进和运输设备最优配置，每天定期进行检修，保证生产期间设备正常运转。

(3)环境：井上下生产环境适宜安全生产。每天对井下生产环境和井上辅助生产环境进行评估，并对查出的设备和生产隐患及时进行整改落实，达到最佳安全生产环境。

(4)管理：完善规章制度、实行竞争激励机制。强化安全生产责任制、制定质量标准化验收制度，对创新水平的班组及时进行奖励。

通过“人、机、环、管”科学施工管理措施，形成最优闭环配置，达到了最佳生产能力，实现了掘进效益最大化。掘进日进尺由平均8 m/d提高到14.4 m/d、月进尺由原来的约200 m/月提高到360 m/月，创造了大埋深岩巷掘进360 m/月的全国新记录。

6 社会经济效益

大埋深岩巷快速掘进2015年于中国平煤神马集团平宝公司实施获得成功，提高工作效率156%以上。劳动组织优化后，节约人工费用285元/m，累计节约41.7万元。根据该方式进行施工，提前3个月完成了进尺任务，间接经济效益300万元。总计节约投资341.7万元，获得了良好的经济效益。

施工工艺改进，生产成本大大降低，提高了岩石巷道掘进的月进尺水平，为矿井采掘正常接替提供了有力的保障，实现了煤矿安全高效生产。2015年在煤炭系统大部分煤矿严重亏损的形势下，中国平煤神马集团平宝公司在长走向(1463 m)、大采长(260 m)、高瓦斯采面中采用低位抽放岩巷抽放本煤层瓦斯，实现了安全生产。全年原煤生产218万t，实现盈利7350万元，社会效益显著。

7 结论

(1)选用EBZ-260型掘进机、配备凯南麦特厂家生产的硬质合金截齿，节约了材料消耗，提高了设备开机率。

(2)掘、支、锚科学合理平行作业，大幅度提高了掘进速度，实现了安全快速掘进。

(3)优化劳动组织，保证了检修和掘进平行作业，较大提高了掘进工效。

(4)通过人、机、环、管科学施工管理措施，形成最优闭环配置，达到最佳生产能力。

(5)岩巷掘进进尺由原来的200 m/月、提高到360 m/月，工效提高156%以上。

(6)大埋深全岩巷道安全快速高效掘进实现了新的突破，获得了良好的社会经济效益。在中国平煤神马集团乃至全国煤矿系统推广前景十分广泛。

[1] 董方庭等.巷道围岩松动圈支护理论及应用技术[M]. 北京：煤炭工业出版社, 2001

[2] 马利.岩巷机械化快速掘进技术及其在邢台矿区的应用研究[D]. 中国矿业大学(北京) ，2012

[3] 赵宏伟.煤矿岩巷快速掘进技术研究与应用[J].中国煤炭, 2012(8)

[4] 陈泉建，杨栋.高应力三软煤层小煤柱沿空掘巷强化支护探索[J].中国煤炭, 2014(5)

[5] 费旭敏.深井大断面复合顶板煤巷快速掘进的研究实践[J].中国煤炭, 2008(9)

(责任编辑 张毅玲)

山西省2016年新发现煤炭资源7.85亿t

山西省国土资源厅通报称，2016年山西省共投入5.5亿元进行地质找矿，新发现煤炭资源量7.85亿t。山西是我国煤炭资源大省，累计查明煤炭保有资源量达2674亿t，约占全国查明煤炭资源储量的25%；据测算，山西全省含煤面积5.7万km2，占全省国土面积的36.3%。山西省国土资源厅表示，2016年山西省共投入5.5亿元开展地质找矿工作，安排地质勘察项目103个，发现超大型气田1处，新增煤炭资源量7.85亿t，提高储量级的资源量37.89亿t。山西省国土资源厅有关负责人表示，2016年山西省率先在地质勘察项目签约中引入竞争性磋商制，地勘项目面向全国招标，一个项目可以多家竞争，实力强且价格低者才能签约，新签约的地质勘察项目共节约政府资金2719万元。据了解，2016年，山西省煤炭产量为8.32亿t，同比减少1.43亿t，减幅达到14.7%。

Practice of speedy drivage of deep rock roadway with bolt-mesh-anchor support

Liu Yinzhi1, Wang Haitao2, Jin Zhuoya2

(1. China Pingmei Shenma Group Co., Ltd., Pingdingshan, Henan 467000, China;2. China Pingdingshan Shenma Group Pingbao Company, Pingdingshan, Henan 467000, China)

Aiming at the problem of low level of single heading of deep rock roadway with high ground pressure in China Pingmei Shenma Group Pingbao Company, according to the characteristics of surrounding rock, a new level of tunneling footage of 360 m per month in deep rock roadway in China was created by designing reasonable supporting form, making scientifically field operation procedures of roadway and adopting dynamic coupling support theory with bolt-mesh-anchor to guide the construction.

deep rock roadway, rock drivage, speedy drivage, bolt-mesh-anchor support, Pingmei Shenma Group, Pingbao Company

刘银志，王海涛,靳灼亚.大埋深岩巷锚网索支护快速掘进实践[J].中国煤炭，2017,43(2):56-58. Liu Yinzhi, Wang Haitao, Jin Zhuoya . Practice of speedy drivage of deep rock roadway with bolt-mesh-anchor support [J].China Coal，2017，43(2): 56-58.

TD353 TD263

A

刘银志(1965-)，男，河南平顶山市人，教授级高级工程师，现任中国平煤神马集团副总经理，长期从事煤炭生产和矿井建设及井巷支护技术管理工作。