综采工作面切眼大断面一次成巷快速掘进技术应用

2018-12-05梁向军

山东煤炭科技 2018年3期

梁向军

（西山煤电集团马兰矿，山西太原 030205）

快速掘进是缓解煤矿采掘衔接紧张的有效方法，能为综采安装提供更长的时间，为采煤工作面正常接替提供保证，对实现煤矿的稳产高产和可持续发展意义重大。巷道掘进过程是一个多种工序协调、交替的作业过程，主要由掘、支、运这几大工序组成。要实现巷道的高效快速施工，就要使各个工序之间相互协调、有序工作，确保每道工序都能高效运行，还要优化资源配置，实现掘锚一体化、支护合理化、装运机械化，提高劳动效率。以10608工作面切眼的掘进实践为例，对半煤岩巷道大断面一次成巷快速掘进技术进行探讨。

1 工作面概况

实验工作面为10608工作面切眼，断面15.6m2，宽6.0m、高2.6m，设计长度216m。切眼位于南六采区左翼，是南六采区第二个工作面的切眼。本区02#煤层平均厚度2.08m；直接顶为粉砂质泥岩，平均厚度3.4m；基本顶为粉砂岩，平均厚度3.1m；基本底为细砂岩，平均厚度2.6m。工作面整体呈单斜构造，煤岩层倾角3～8°，平均5°，无断层影响，具备了大断面一次成巷的地质条件。

2 巷道支护设计

2.1 参数计算依据

本工作面根据悬吊理论设计支护参数。参考《煤矿巷道锚杆支护技术》（袁和生1997版），确定巷道主要破坏区的范围值（巷帮破坏深度C，顶板破坏高度b）、载荷值（顶板载荷集度Qr，巷帮载荷集度Qs），以及锚杆支护的具体参数（计算部分从略）。

经计算，巷帮破坏深度：

C=1.104m；

顶板破坏高度：

顶板载荷集度：

巷帮载荷集度：

2.2 支护参数计算

因为顶板破坏高度在0.2～1.6m之间，按下列方法确定支护参数。

（1）锚杆长度

取2.0m

式中：

L-锚杆垂直长度，m；

LW-锚杆外露长度，取0.15m；

LM-锚杆锚固段长度，取0.812m。

（2）锚杆杆体直径

根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定。并根据锚杆屈服变形后造成顶板离层情况进行校验，锚杆直径取19.3mm，根据临近工作面经验使用Φ20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆。

（3）锚杆间、排距

式中：

Dr-锚杆排距，m；

Pr-锚杆拉拔力，Φ20mm螺纹钢锚杆取105kN；

a-悬臂岩层的半跨距，3m；

K-锚杆安全系数，取4。

实际锚杆间距取950mm，排距取1.0m

另外，采用锚索对顶板补强支护。

2.3 支护参数确定

顶板永久支护采用“Φ20×2000mm螺纹钢锚杆+Φ17.8×5200mm钢绞线锚索+Φ17.8×7200mm钢绞线锚索+钢筋钢带+金属菱形网+圆木支柱”的联合支护方式，每排7根锚杆，间距950mm，排距1000mm，锚索间距1900mm，排距1000mm，按“三·四”形式布置，分别占第二、四、六根和第一、三、五、七根顶锚杆位置，每四排施工一排Φ17.8×7200mm钢绞线锚索，每2m施工两根圆木支柱，圆木规格Φ20×2600mm，柱帽规格为500×250×100mm，点柱间距2.5m，落山帮支柱距帮1.1m，回采帮支柱距帮2.0m，支柱滞后工作面30m支设。

落山帮采用两排Φ20×2000mm螺纹钢锚杆、金属菱形网、蝶形托盘支护，帮锚杆间距1200mm，排距1000mm，矩型布置，最上排帮锚杆距顶板400mm。

回采帮采用两排Ф18×1800mm玻璃钢锚杆支护，帮锚杆间、排距1200×1000mm，矩型布置，最上排帮锚杆距顶板400mm。

图1 切眼支护断面图

3 施工设备与施工组织

10608工作面切眼使用EBZ-160型掘进机与DSP-1045/800型皮带输送机掘进，采用MQT系列气动锚杆钻机进行巷道顶板支护，采用YTP-26型高频风钻或ZQS系列风煤钻进行巷道两帮支护。

施工组织采用“两八·两十二小时”制作业，其中早班8小时，4小时用于掘进支护，4小时安排检修组进行设备检修和维护，丙班8小时和两个夜班12小时全部用于掘进和支护。每班安排1名维修工（兼）和2名电工（兼），以便设备出现小故障时及时排除，节约时间，加快掘进速度。

4 掘进施工工艺

4.1 快速掘进工艺流程

因巷道断面较大，所使用综掘机不能满足一次切割大断面宽度的要求，巷道正常掘进期间分两次施工成巷，两次施工完毕后为一个循环，即先施工4.2m宽的断面，前移第一、二根前探梁（临时支护），固定牢固后再施工1.8m宽的断面，前移第三根前探梁（临时支护），每循环永久支护完毕后进入下一个循环，避免围岩受到二次开挖扰动的破坏，有利于大断面切眼的稳定。

支护时采用两台气动锚杆钻机对顶板进行支护，一台风煤钻对两帮支护，顶帮支护平行作业。