综掘岩巷掘进工艺优化实践

郝 勇

（长治三元中能煤业有限公司，山西 长治 046600）

随综采技术快速发展，回采工作面推进速度显著提升，采掘接替紧张局面更为凸显[1-2]。特别是开采的煤层受到水、瓦斯等影响矿井，由于疏排水、瓦斯抽采等占据大量时间，会进一步延缓采面生产时间[3]。如何提升巷道掘进效率成为矿井生产时需要解决的现实问题。山西长治三元煤矿岩巷掘进一般采用炮掘方式，月进尺为90～120 m，不能满足矿井高效生产，后改为综掘方式时掘进进尺也仅为150 m/月，为此需要对巷道掘进工艺进行优化，提高巷道掘进效率。

1 工程概况

长治三元煤矿开采的5#煤具有突出危险性，开采范围内水文地质条件复杂，受瓦斯治理、疏排水工作影响，矿井采掘接替局面十分紧张，预计将有至少3 个月时间无采面可采。由于5#煤层为矿井首采工作面，瓦斯治理均是通过掘进底板瓦斯抽放巷实现，前期巷道掘进一般采用炮掘方式，掘进进尺无法满足生产需要。为提高巷道掘进效率，矿井先后购置多台EBZ318 综掘机代替炮掘。

现阶段6 采区轨道运输上山沿着5#底板下方15 m 位置的砂质泥岩中掘进，巷道顶底板围岩均为砂质泥岩，轨道运输上山顶底板岩性见表1。轨道运输上山掘进断面为半圆拱形（净断面积19.4 m2），但是受矸石运输、劳动组织以及灾害治理等限制，EBZ318 综掘机投入使用后巷道掘进进尺并未明显提升，巷道掘进进尺稳定在150 m/月水平，未能充分发挥综掘设备效率。

表1 轨道运输上山顶底板岩性

2 掘进工艺优化

巷道采用EBZ318 综掘机后掘进进尺未能显著增加，分析主要是掘进管理、矸石运输以及巷道支护等方面影响。为此，从施工组织、掘进工艺、巷道支护以及矸石运输等方面对掘进工艺进行优化。

2.1 施工组织

现阶段巷道掘进按照“三八制”施工，巷道掘进完成后即挂金属网、打锚杆及锚索对围岩进行支护，巷道支护占据大量的掘进时间。具体各环节安排如图1。

图1 原施工组织安排

为了最大程度实现掘进各环节平行操作，需要对施工组织进行优化。由于巷道为岩层巷道，围岩为赋存较为稳定的砂质泥岩，承载能力相对较强，加之综掘掘进对围岩扰动显著小于炮掘方式，因此将巷帮及锚索支护滞后掘进工作面一段距离施工。具体优化后的施工组织形式为：综掘机破岩后及时对巷道拱顶及时铺网、打锚杆支护，巷帮金属网、锚杆滞后掘进迎头25 m 施工，锚索滞后掘进迎头50 m 施工。通过施工优化实现巷道掘进、巷帮支护及锚索施工平行作业，减少支护对掘进影响。

2.2 优化钻场施工

为了实现5#煤层瓦斯治理及疏排水工作高效开展，在6 采区轨道运输上山每间隔60 m 布置一钻场，钻孔深度10 m，宽度8 m，矩形断面。以往钻场掘进采用炮掘方式，掘进时需要回撤巷道内作业人员，从而在一定程度上影响掘进效率提升。

通过分析以往研究成果并借鉴其他矿井经验[4-7]，提出采用综掘机斜切进刀方式直接破岩掘进钻场，具体如图2。通过综掘机切斜进刀实现钻场、巷道掘进同步开展。由于采用斜切进刀方式钻进钻场时顶板悬露面积较大，因此，此方式仅适用于顶板较完整情况。当顶板裂隙发育或者预掘进钻场附近有地质构造时可先垮过此钻场，待巷道掘进到位后再采用炮掘方式施工钻场。

图2 钻场掘进示意图

2.3 支护设计优化

巷道支护采用锚网索喷支护方式，具体锚杆为Ф22 mm×2400 mm，间排距为800 mm×800 mm，金属网为菱形金属网；锚索规格为Ф18.6 mm×6300 mm，排距为1600 mm，巷帮及顶板各布置一个。

为了降低巷道围岩支护耗时，可在确保围岩稳定前提下降低巷道支护参数。当围岩完整时将顶板锚杆间排距由800 mm×800 mm 更改为900 mm×900 mm，巷帮锚杆间排距由800 mm×800 mm 更改为1000 mm×1000 mm，在金属网后方挂柔性纤维网，托盘由150 mm×1560 mm×10 mm 改为250 mm×250 mm×15 mm，并取消表面喷浆。当围岩破碎时仍按照原有支护参数施工。优化后巷道支护参数如图3。

图3 优化后巷道支护参数（单位：mm）

通过对支护参数进行优化，可减少锚杆施工数量并节省喷浆占用人力资源，提高巷道掘进效率。

2.4 超前钻探优化

由于巷道掘进时采用斜切进刀方式开挖钻场，为了降低超前探测给巷道掘进造成的影响，将超前探测钻孔施工点由迎头更换至钻场内。在钻场内按照预先设计在掘进前方布置4 个探测钻孔，探测钻孔孔深均为80 m，钻探完成后巷道允许掘进距离为60 m，有20 m 超前探测距离，超前钻探钻孔钻进与巷道掘进得以平行开展。

2.5 矸石转运优化

掘进迎头矸石通过耙矸机、带式输送机运输到排矸口。带式输送机运输能力较强，不会给矸石运输带来不利影响，制约矸石运输的主要问题是排矸口排矸不及时。原有的炮掘方式由于月掘进进尺较短，矸石转运系统可满足排矸需要，但是采用综掘方式排矸量增加50%以上，矸石转运系统慢负载运行仍满足不了需要。

为降低矸石运行对巷道掘进影响，在排矸口增加布置梭车，同时布置临时矸石仓来存储掘进产生的矸石，并及时对矸石转运系统进行升级改造，增加提升能力。

2.6 强化机电设备维修、保养工作

（1）强化带式输送机管理。对掘进巷道内的带式输送机、转运带式输送等3 部输送机进行定期检修，确保输送机始终处于完好工作状态。掘进后及时安排人前移带式输送机，避免输送机距离掘进迎头过远，降低排矸效率。

（2）强化综掘设备管理。制定综掘设备检修目录，在交接班时对综掘机进行检查，重点对截割齿、液压系统、油位以及冷却喷雾系统等进行检修。当发现截割齿磨耗严重时及时更换；液压体系异常及时维修；油位不足时及时加油；冷却喷雾系统堵筛、漏水时进行疏通或者更换管路，从而最大程度确保综掘机使用效率。

（3）强化掘进期间管理。在综掘机掘进、破岩及排矸过程中，安排专人对综掘机、带式输送机机头等位置进行巡查，当发现有异常或者矸石堆积等问题时立即停机，避免设备损坏影响掘进。

3 结 语

（1）6 采区轨道运输上山由炮掘方式改为综掘方式后，巷道掘进进尺未有显著提升，分析受掘进组织、围岩支护、钻场掘进以及矸石转运等因素制约。为此，对掘进工艺进行优化。

（2）优化掘进组织方式实现巷帮、锚索支护与巷道掘进平行作业；优化钻场施工，采用斜切方式完成钻场钻进，避免钻场单独采用炮掘对巷道掘进影响；在钻场内施工长距离探测钻孔实现超前探测钻孔施工与巷道掘进同步；围岩条件较好时增加锚杆间排距，由800 mm×800 mm 改为1000 mm×1000 mm，并通过铺设柔性纤维网代替喷浆减少支护耗时；强化综掘设备管理避免设备故障对掘进影响，在排矸口布置临时矸石仓存储矸石降低矸石转运能力不足给掘进造成的影响。

（3）现场应用后，巷道掘进进尺由150 m/月提升至220 m/月，掘进优化取得显著成果。