高位钻场掘进施工工艺改进研究

摘  要：煤矿高位钻场传统施工方式，存在掘进工程量大，劳动强度大，支护困难等问题。童亭煤矿积极探索优化高位钻场掘进施工工艺，提高高位钻场施工效率，为类似煤矿工程的应用具有一定借鉴意义。

关键词：高位钻场;施工工艺;掘进

中图分类号：TD712.6   文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）05-0000-00

0 引言

目前淮北矿区煤矿普遍存在采掘接替衔接紧张等问题，高位钻场作为瓦斯治理的关键工程，掘进施工时单进水平低，严重制约掘进准备效率，影响灾害治理进度。采用综合技术措施优化高位钻场施工工艺，反复论证试验，实现了钻场快速掘进施工，提高了掘进效率。

1 高位钻场概况

高位钻场是通过在煤层顶板施工一定面积的钻场，在此钻场内部开展一系列施工作业，顺着煤层的具体走向，进行科学的施工钻孔，采用高位钻场钻孔抽放瓦斯。高位钻场采用放炮方式施工，由于钻场位置在煤层顶板，拨门后要上坡进入煤层顶板，钻场大部分为岩巷施工，掘进长度10 m左右，排矸方式为人工攉货，职工劳动强度大，施工一个高位钻场平均用时4天，施工效率低下。通过调研分析，优化施工方案，保障高位钻场高效快速施工。

2 原施工方案存在的问题

钻场施工步骤：钻场拨门后，以30～45°起坡施工钻场斜坡4～8 m，斜坡小断面尺寸：宽4.5 m、高3 m，以钻场底板平台进入煤层顶板为准，然后变平坡继续施工大断面，尺寸：深5 m、宽5 m、高3 m。

附属工程：钻场门口低洼处施工沉淀池1个，沉淀池尺寸：长2 m、宽1 m、深1 m，立模浇灌，铺底及壁厚100 mm。钻场平台及斜坡打地坪60㎡，厚度不小于100 mm，地坪表面平整。斜坡右侧施工人行台阶5 m。左侧施工水沟与沉淀池连接。钻场拨门前巷道距拨门点0.5 m及中顶补打2排锚索桁架，采用工字钢桁架配合φ17.8-L6300mm锚索支护，锚索间距1.6 m，桁架支护范围：钻场前后各不少于3 m。

支护设计：钻场设计近矩形、锚带网索支护，小断面顶板挂6孔4.4 m长M4钢带，打6根GM22/2600高强锚杆，大断面顶板挂4孔3.2 m长M4钢带配合2孔1.8 m长M4钢带拼接支护，锚杆间排距0.8 m;两帮挂4孔2.8 m长M4钢带，打4根GM22/2600高强锚杆，间排距0.8 m;顶板每两排钢带之间补打2根φ17.8-L6300mm预应力锚索支护，间距1.4 m，排距1.6 m，后钻场喷浆封闭，喷厚100 mm。如图1所示。

2.1斜坡施工，顶板支护難度大

钻场拨门后以30～45°斜上坡施工，顶板为斜面，对顶板进行支护时，钢带和锚杆托盘均难以紧贴顶板壁面，锚杆质量要求托盘紧贴壁面，锚杆偏斜度不大于15°，否侧为失效锚杆，达不到支护强度要求，这就要求施工人员操作锚杆机时尽量靠近端面，使锚杆机垂直顶板，人员靠近端面，存在片帮掉顶风险，存在安全隐患。为保障安全施工，对端面和帮部临时支护提出了更高的要求。

2.2顶板为斜坡，质量控制难度大

由于钻场起坡段顶板为斜坡，一个施工作业循环结束，对顶板永久支护完成后，再次放炮，崩落的的岩块破坏力极大，对上次作业循环已施工的钢带、金属网造成冲击损坏，钢带发生变形，金属网撕开破损，严重时需要再次对顶板进行支护，不能做到一次成巷。

2.3人工排矸，劳动强度大

钻场拨门施工前6 m期间，由于不能满足铺设链板机条件，只能人工用手镐、铁锨向外拨矸石，钻场掘进深度越大，人工排矸距离越远，需要多人接力排矸，人工排矸量200 m³左右，职工劳动强度大，钻场施工后期安装的40T链板机排矸量有限，钻场施工结束后再次拆除、挪移链板机，增加工作量。

2.4 钻场深度大，形成盲巷

由于高位钻场深度大于6 m，形成盲巷，掘进施工期间需要安装机械通风装置，钻场施工结束后打钻、工作面回采期间仍需要采用机械通风，直至采煤工作面回采推进至钻场，期间需要安排专人对通风装置进行巡查维护，增加了人力成本。

3 施工方案优化

针对原施工方案存在的问题，如何缩小高位钻场斜坡段施工长度，减少人工排矸量，是影响钻场快速掘进的关键因素，通过比对分析，优化后施工方案如下：

钻场施工步骤：炮掘施工临时硐室，将高位钻场平台下部煤体掏空，范围宽5 m、高3 m、深6 m，后挑顶，挑顶从巷道距帮1 m处开始拨门，以45º起坡，施工钻场斜坡尺寸：斜长×宽×高=2～3×4.5×3 m，然后再施工钻场平台断面（岩石部分），钻场平台尺寸：深×宽×高=5×5×3 m。钻场平台及斜坡打地坪，厚度100 mm，地坪面积40㎡。

钻场支护设计：临时硐室顶板采用GM22/2600高强锚杆配合￠6mm钢筋网支护，帮部采用φ22-L2600 mm玻璃钢锚杆支护，锚杆间排距0.8 m。钻场平台顶板挂4孔3.2 m长M4钢带配合2孔1.8 m长M4钢带拼接支护，锚杆间排距0.8 m;顶板每两排钢带之间补打2根φ17.8-L6300mm预应力锚索支护，间距1.4 m，排距1.6 m。钻孔施工一侧帮部自顶板向下0.5 m处施工一排M4钢带，其余帮部2个壁面挂10#铁丝编制的菱形金属网配合GM22/2600高强锚杆支护，锚杆间排距0.8 m，钻孔施工一侧喷浆封闭，范围20㎡，喷厚100mm，如图2所示。

4 效果分析

4.1 降低了顶板支护难度

优化后高位钻场斜坡段施工长度2～3 m，相比较原方案减少1～3 m，减少了掘进工程量的同时，提高了顶板支护锚杆合格率，满足了支护强度要求，同时减少了人员靠近端面施工时间，提高了安全系数。

4.2 提高了施工效率

鉆场顶板斜坡段长度减小，降低了顶板支护锚杆施工难度。施工临时硐室增加了爆破自由面，再次放炮崩落的的岩块破坏力减小，基本消除了对上次作业循环已施工的钢带、金属网造成损坏的现象，不需要再次对顶板进行支护。

4.3减少了劳动强度

由于先施工临时硐室，硐室为煤体掘进，人工出煤比出矸容易，后钻场主体岩石部分放炮后，矸石落入下部临时硐室内，利用临时硐室储存矸石，并形成钻场大断面的底板，人工排矸量仅50 m³左右，钻场打地坪面积减少20㎡。

4.4 减小了钻场深度

优化后钻场深度不大于6 m，没有形成盲巷，有利于瓦斯防治管理，打钻单位进场施工时，进出钻机需人工拖拽，拖拽钻机距离减少，同时掘进、打钻及回采期间不需要安装机械通风装置，减少了人力成本，钻场深度减小，支护成本相应降低。

4.5 高位钻场与顺煤层平钻场一体化设计

煤巷掘进过程中，因地质探查、防治水等灾害治理要求，帮部需施工各类平钻场及硐室，为减少巷道工程量，高位钻场与平钻场、硐室实行一体化设计，即前期在巷帮煤体内先施工平钻场，钻场打钻结束后对顺煤层钻场进行改造，挑顶刷扩后作为高位钻场使用，大幅度减少各类钻场掘进工程量。

5 结语

通过优化施工工艺，高位钻场掘进施工时间由4天减少为3天，施工钻场人员平均月效率由原来的1.2 m提高到1.8 m，提高了高位钻场掘进效率。按照安全技术经济一体化要求，高位钻场施工方案的优化和成功应用，为高位钻场与顺煤层施工的平钻场一体化设计施工提供了可靠的解决方案，加快了掘进准备与治灾进度，有力缓解当前采煤掘进接替紧张的局面。

参考文献

[1]姜晓东，秦金辉.高位钻场在李雅庄煤矿的应用效果分析[J].中州煤炭，2014（7）：62-64.

[2]郭军斌，卫红光，卢红奇，等.高位钻场在综采工作面瓦斯治理中的应用与分析[J].煤矿现代化， 2013（6）：43-45.

收稿日期：2019-09-10

作者简介：李景润（1988—），男，安徽淮北人，本科，工程师，主要从事煤矿掘进等方面工作。

Improvement of Construction Technology for High-level Drilling

Research on Improvement of Construction Technology for High Position Drilling Site

LI  Jingrun

（Huaibei Mining （Group） Co.， Ltd. Tongting Coal Mine，  Huaibei  Anhui  235137）

Abstract：The traditional construction method of coal mine high-level drilling site has the problems of large amount of digging engineering， high labor intensity， and difficult support. Tongting Coal Mine actively explores and optimizes the construction technology of high-level drilling site and improves the efficiency of high-level drilling site construction.

Keywords：High-level drilling field;construction technology;dig