快速掘进技术在刘庄煤矿胶带顺槽巷中的应用

韩文元

摘 要：刘庄煤矿掘进作业仍采用“综掘机掘进、单体临时支护、拉移皮带机尾延伸”等传统工艺，矿井走“机械化换人、自动化减人”路线，引进并应用了快速掘进技术。应用效果表明，快速掘进技术具有安全高效、设备集约化自动化水平高的特点，掘进效率显著提高。

关键词：煤矿;快速掘进技术;巷道;安全;高效

中图分类号：TD263.2文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）12-0055-03

Application of Rapid Excavation Technology in Liuzhuang Coal

Mine's Belt Roadway

HAN Wenyuan

（Liuzhuang Coal Mine of ChinaCoal Xinji Energy Co.， Ltd.，Fuyang Anhui 236234）

Abstract： The tunneling operation of Liuzhuang Coal Mine still adopts traditional techniques such as tunneling with comprehensive tunneling machine， temporary support of single unit， and extension of belt conveyor tail， and the mine takes the route of "mechanized substitution of personnel， automated reduction of personnel"， and introduces and applies rapid excavation technology. The application effect shows that the rapid excavation technology has the characteristics of safety， high efficiency， and high level of equipment intensive automation， and the excavation efficiency has been significantly improved.

Keywords： coal mine;rapid excavation technology;roadway;safety;high efficiency

近几年，刘庄煤矿单进水平有所提升，但掘进作业仍采用“综掘机掘进、单体临时支护、拉移皮带机尾延伸”等传统工艺，综掘煤巷单进水平仍停留在200～220 m/（个·月），造成矿井生产接替相对紧张，不能满足矿井高质量发展需求。其间也采取了种种提高单进水平的措施，如引进液压锚索钻车、卧底机等，但都未取得实质性突破。鉴于此，刘庄煤矿引进快速掘进线设备，并在刘庄矿胶带顺槽开始实施新方案。

1 工程概况

150802胶带顺槽主要用于工作面的通风、运输和行人等。150802胶带顺槽设计长度为1 659.801 m（平距），并以12°倾角上山施工44.096 m。

老顶主要组成为细砂岩，厚度为2.22～17.16 m，均厚为7.74 m;直接顶为砂质泥岩，厚度为1.19～9.03 m，均厚为4.64 m;直接底为泥岩，厚度为0.79～7.44 m，均厚为3.01 m;底板粉砂岩均厚为4.35 m，顶部7-2煤局部发育，厚度为0.00～1.03 m，均厚为0.53 m。

本工作面8煤层上距151101、151102采空区的间距为76.99～84.12 m。本工作面下距6-1煤层的平均间距为21.4 m，其间岩性以粉、细砂岩为主。8煤底板下12.7 m左右发育一层厚约6.54 m的细砂岩（局部为石英砂岩），致密坚硬，裂隙发育。

2 快速掘进线组成

应用的快速掘进的配套方式为“EBZ220M型掘锚机+带式转载机+DWZY1000-1200（A）迈步式自移机尾”，如图1所示，其技术参数如表1所示[1]。EBZ220M型掘锚机进行掘进、临时支护以及锚杆（锚索）支护，带式转载机出货，自移机尾延伸皮带机。出货顺序為：双锚掘进机→带式转载机→自移机尾[2]。

3 快速掘进技术作业方式

3.1 施工工艺及流程

3.1.1 施工工艺。刘庄煤矿采用双锚掘进机掘进、支护拱部及帮部锚杆，带式转载机及皮带机出货，风镐、手镐和风煤钻、锚索机辅助作业[3]。施工时先延伸皮带机，然后按照规定的空顶距将迎头掘进2.8～3.8 m高，掘进机后退至支护完好的顶板下方，使用机载临时支护装置对迎头进行临时支护。

临时支护完成后，将掘进机停电闭锁，启动掘进机两侧钻机，进行锚杆支护，打锚杆按照先顶后帮、从中间向两帮的顺序逐根施工[4]。迎头后方的帮部、脚丫锚杆及拱部锚索支护可与上述工序同时进行，但作业人员必须注意前方并不得走入警戒线内，防止片帮掉煤（矸）及附近机械运动伤人。

3.1.2 工艺流程。一是快速掘进线工艺流程，二是钻机施工锚杆（索）工艺流程。

3.1.2.1 快速掘进线工艺流程。安全检查→铲底出货、自移机尾延伸皮带机→掘进机掘进、出货→掘进机临时支护→顶部锚杆支护（后方锚索支护同步进行）→帮部锚杆支护（巷中两侧同时施工、后方锚索支护同步进行）→进行下一循环（安全检查贯穿作业全过程）[5]。

3.1.2.2 钻机施工锚杆（索）工艺流程。锚索施工工艺如下：安全检查→定锚索孔位置→钻机伸出并调整角度→钻机钻眼→装锚固剂药→安装、搅拌锚索→用锚索涨拉仪将锚索预紧到设计要求→安装二次保护套[6]。

锚杆施工工艺如下：安全检查→定锚杆孔位置→钻机伸出并调整角度→钻机钻眼→装锚固剂药→安装、搅拌锚杆→将锚杆螺帽扭矩力紧固到设计要求。

3.2 施工工序流程

为确保现场按照正规循环施工，避免因工序混乱造成安全管理难度加大，快速掘进线各项工序需要按照以下流程进行。

一是确认施工区域顶帮支护完好→延皮带机：设备停电闭锁，清除浮货;自移机尾拉移皮带机;设备送电、试运转。

二是运转正常，投入使用→掘进机掘进、出货、临时支护：迎头撤人、警戒;开启掘进机喷雾;掘进机掘进、出货;将掘进机倒至支护完好处;掘进机停止运转、炮头落地;撤除警戒。

三是升起临时支护设备进行临时支护→钻机施工顶部、帮部锚杆：将切换开关切换至液压钻机位置并检查，确保风水连接头牢固可靠;将液压钻机前移至掘进机前方临时支护下面;按照先粗调后微调的顺序调整钻机方向，找准锚杆钻眼位置;打锚杆眼;装锚固剂、锚杆，搅拌锚杆并紧固锚杆至设计扭矩;降下液压钻机;调整钻机位置及角度，进行下一根锚杆施工;迎头锚杆支护齐后，将液压钻机缩回至原始状态，将切换开关切换至掘进机位置，做好下一循环施工准备[7]。

3.3 循环进尺

正常情况下，最大空顶距为2.2 m，循环进尺为1.8 m;顶板破碎时逐排施工，最大空顶距为1.3 m，循环进尺为0.9 m。

4 支护参数及工艺要求

当巷道顶板岩性趋于稳定，以砂质泥岩、细砂岩为主时，由分管矿领导组织职能科室召开专题技术会商现场会，在保证安全的前提下，通过顶板离层观测数据综合分析，对巷道支护参数进行动态调整优化：锚杆间排距由800 mm×800 mm优化为900 mm×900 mm;锚索间排距由1 600 mm×1 200 mm优化为1 600 mm×1 800 mm，锚索长度由9 200 mm变更为7 200 mm;根据巷道服务年限和后期回采需要（煤厚3.8 m），巷道高度由原来的4 200 mm优化为3 800 mm;合理调整锚索支护滞后迎头距离，优化后锚索集中在早班施工，减少生产进尺班工序时间影响，最大限度发挥掘锚一体机的功用，为快速掘进线项目提高单进水平奠定了良好基础[8]。

当巷道施工至730 m时，原沿8煤顶板煤线掘进，断面内破夹矸厚度增加至2.2 m，且有增大趋势，通过专题技术会商，刘庄煤矿果断采取退后铲底、托夹矸掘进方案，对顶板进行加固处理。顶板支护强度加大，虽然一定程度上放缓了掘进速度，但大大减少了巷道破矸量，增加了掘进工作面顶板管理安全系数，同时也保障了后期工作面回采安全和煤质产量。

5 快速掘进线项目取得的效果

快速掘进线项目的实施实现了深井复杂地质条件下煤巷的“掘、锚、支、运”一体化作业，同时大大提高了煤巷综掘单进水平，主要体现为两个方面。

5.1 单进水平显著提升

自应用以来，快速掘进线项目现场实施效果明显。单日最高进尺达23 m，其应用两个月即实现月度进尺500 m以上。

5.2 现场作业安全高效

通过优化掘进设备配套设施及工艺，刘庄煤矿分析了快速掘进设备的适应性，优化生产组织方式，对比传统掘进工艺，并收集、分析快速掘进线项目实施相关数据，发现现场作业更为安全高效[9]。新工艺与传统工艺的作业环节对比如表2所示。

6 结语

应用效果表明，快速掘进技术具有安全高效、设备集约化自动化水平高的特点。实际应用过程中，单日最高进尺达23 m，其应用两个月即实现月度进尺500 m以上，掘进效率显著提高。在巩固现有快速掘进线单进提效成果的基础上，刘庄煤矿结合巷道高、断面大生产实际，不断摸索、总结和提高，大胆尝试，该技术的应用为下一步将快速掘进线设备与液压锚索钻车、卧底机配套使用奠定了设备基础。矿井将继续坚持走“机械化换人、自动化减人”路线不动摇，不断提高矿井机械化水平，继续推广应用单轨吊运输网络化技术、皮带机集控装置、远距离喷浆机等，通过减人提效，保证矿井安全高效。

参考文献：

[1]谭海龙.胡底煤业3#煤层底抽巷快速掘进技术研究与应用[J].山东煤炭科技，2021（4）：64-66.

[2]李杰山.探究煤矿掘进工程快速施工技术[J].矿业装备，2021（4）：190-191.

[3]张李鹏.煤矿巷道快速掘进影响因素分析与对策[J].当代化工研究，2021（4）：91-92.

[4]王力中，刘青松.EBH-315型综掘机在煤矿快速掘进中的应用[J].陕西煤炭，2021（4）：157-159.

[5]朱丹，王景涛.岩巷快速施工技术在宏阳煤矿的应用研究[J].煤礦现代化，2021（3）：18-20.

[6]张森波.探究煤矿快速掘进技术影响因素[J].矿业装备，2021（4）：84-85.

[7]穆恩弘.煤矿井下胶带暗斜井快速掘进作业流程优化[J].能源与节能，2021（2）：116-117.

[8]刘小鹏，徐刚，王云龙.煤巷快速掘进气相压裂增透技术研究及应用[J].能源与环保，2021（2）：14-18.

[9]李平.煤矿巷道掘锚一体化快速掘进技术研究[J].能源与环保，2021（2）：161-166.