大傾角煤層回采巷道快速掘進(jìn)技術(shù)

張 勇

（平煤股份六礦，河南 平頂山 467000）

1 前言

影響巷道掘進(jìn)速度的因素主要有地質(zhì)構(gòu)造因素、裝置設(shè)備落后、施工工藝落后及施工現(xiàn)場管理落后等，其中地質(zhì)構(gòu)造因素很難進(jìn)行人為改造，故提高煤巷掘進(jìn)速度主要從三方面入手。該集團(tuán)引進(jìn)了高科技及先進(jìn)技術(shù)來解決這一問題，使巷道掘進(jìn)效率顯著提高，掘進(jìn)速度從原來的月近170m提高到250m以上，比以前的掘進(jìn)效率增加了47.1%。本文以某礦9#煤層94114工作面為例，著重分析了提高采掘效率的方法、技術(shù)、工藝、組織管理、監(jiān)測及后續(xù)運(yùn)輸?shù)拇胧?。該煤層工作面的地質(zhì)環(huán)境為，煤層的平均厚度為2m；直接頂為灰色頁巖，平均厚度為4.0m；老頂為泥質(zhì)頁巖，平均厚度為4.0m；直接底為灰色粘土巖和泥巖，平均厚度為4.0m；老底為白色砂頁巖，平均厚度為6m。

2 提高掘進(jìn)速度措施

2.1 光爆錨噴支護(hù)技術(shù)

光面爆破可以合理利用爆破炸藥能量，這種技術(shù)開采的井巷整齊規(guī)則，符合斷面要求，而且能保證圍巖的承受能力與穩(wěn)定性。光面爆破為錨噴支護(hù)奠定了基礎(chǔ)，光爆與錨噴的完美結(jié)合，形成了光爆錨噴技術(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，取得了良好的效果。由于木材支架、金屬支架、鋼筋混凝土支架等在不同時期和地質(zhì)情況下發(fā)揮了支護(hù)作用，但效果并不是很理想。這些材質(zhì)的支架靠支架本身強(qiáng)度被動承受壓力，不能發(fā)揮自承能力。錨噴支護(hù)以主動防御的支護(hù)方法，通過將錨桿錨入圍巖內(nèi)，改變了圍巖的力學(xué)狀態(tài)，即可以在巷道內(nèi)形成穩(wěn)定且完整的巖石帶，利用圍巖與錨桿的共同作用，達(dá)到巷道穩(wěn)定的目的。

在錨噴支護(hù)作業(yè)過程中，錨桿直徑大多為18mm，錨桿長度為1.7～2.2m，錨固劑通常使用CK-Z2370樹脂錨固劑。安裝時，錨桿螺紋進(jìn)入頂板或煤幫的距離約為10～15mm，錨桿布置形式多采用梅花形，大斷面巖巷的噴漿厚度一般為120～150mm。鉆錨桿孔前，按照設(shè)計要求點(diǎn)好鉆孔位置，標(biāo)記清楚，利用錨桿鉆機(jī)擰螺母的初始扭矩介于150N·m與200N·m之間，下一班工人進(jìn)行工作時，對上一班的錨桿螺母進(jìn)行二次錨固，扭矩介于250N·m與300N·m之間。

優(yōu)化支護(hù)工藝。改變巖層開掘工作面的作業(yè)方式，使每班均完成開掘、噴漿、錨固的作業(yè)過程，巷道基本成型，并且定期復(fù)噴保證牢固。變更后，支護(hù)的施工工藝為：首先與上一個班組進(jìn)行交接班，對設(shè)備、支護(hù)環(huán)境等進(jìn)行安全檢查，畫出已形成的巷道內(nèi)輪廓線；然后根據(jù)具體的輪廓特征確定鉆眼的位置，最后進(jìn)行鉆眼、放炮、排煙、初噴等一系列施工活動。

根據(jù)該煤礦工作面的具體情況，頂板設(shè)置直徑20mm、長度2 000mm的20MnSi左旋無縱筋螺紋鋼等強(qiáng)錨桿7根，排間距為720mm×800mm，中間5根垂直于頂板，頂板肩窩位置的錨桿與水平方向的夾角為75°。

2.2 中深孔爆破技術(shù)

爆破時，布設(shè)爆破孔的原則為：抓兩頭、帶中間。遵循這個原則，提高炮眼利用率及進(jìn)尺施工效果。在巖巷條件下實(shí)施爆破時，采取風(fēng)鉆方法，每個掘進(jìn)頭保證5～6臺風(fēng)鉆，鉆眼深度保持2～2.2m左右。施工過程中，注意下列施工要點(diǎn)：一是，施工人員嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)責(zé)任制；二是，鉆孔前確認(rèn)中腰線位置，找準(zhǔn)周邊輪廓和眼位；三是，鉆眼盡量保持為一個水平線，分布整齊，保證爆破后各工作面整齊且垂直；四是，根據(jù)巖石硬度及時調(diào)整爆破時用藥量，尤其是爆破眼內(nèi)的裝藥量，提高爆破工作的效率；五是，爆破前制定合理的施工工序和施工方案，考慮可能出現(xiàn)的問題，爭取完成一次理想的爆破。

在煤巷條件下實(shí)施爆破時，因循環(huán)進(jìn)度和炮眼深度限制，提高掘進(jìn)速度并不是很容易。為了兼顧施工安全和掘進(jìn)速度，必須確定頭炮眼深度。優(yōu)化施工爆破參數(shù)，炮眼之間的距離約為300～350mm，利用激光指向儀確定炮眼的具體位置，在鉆孔之前需要先畫出巷道的輪廓線，提高總體光爆質(zhì)量。

3 提高掘進(jìn)速度需注意的問題

（1）錨桿設(shè)計參數(shù)合理，不能過于追求速度，而減少錨桿布置數(shù)量與長度，否則將對導(dǎo)致錨桿密度過小，起不到理想的支護(hù)效果，影響施工或采煤的正常使用，甚至將會致使巷道破壞，給巷道施工及后期采煤都會造成很大影響。因此，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，努力提高施工技術(shù)及工藝水平來加快掘進(jìn)速度，不能盲目的為了追求速度而放棄質(zhì)量。

（2）隨著煤巷的推進(jìn)，巖層中豎向應(yīng)力會逐漸增加，然而掘進(jìn)速度的增加，煤巷圍巖破壞區(qū)面積會減小，變形時間縮短，相應(yīng)的圍巖體的位移也有所減小。但當(dāng)掘進(jìn)速度超過某一定值，則會產(chǎn)生這樣一種情況，巖層應(yīng)力沒及時得到釋放，造成頂板內(nèi)應(yīng)力集中，能量聚集，則有可能產(chǎn)生沖擊地壓、崩塌、巖爆等災(zāi)難性事，給安全生產(chǎn)帶來很大的隱患。因此，并不是掘進(jìn)速度越快越好，它存在一個最佳掘進(jìn)速度，當(dāng)實(shí)際掘進(jìn)速度小于最佳掘進(jìn)速度時，則可以安全生產(chǎn)；當(dāng)實(shí)際掘進(jìn)速度大于最佳掘進(jìn)速度時，則將會危及安全生產(chǎn)。在生產(chǎn)實(shí)踐中適當(dāng)提高工作面的推進(jìn)速度，不僅可以保證生產(chǎn)安全，還可以提高一定的效益。

4 結(jié)論

掘進(jìn)速度并不是越快越好，它存在一個最佳掘進(jìn)速度。另外，本文給出了在斷層破碎帶與堅硬巖石兩種地層中巷道快速掘進(jìn)的技術(shù)方案，為其他類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1]顧群虎.德國煤礦大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究[J].管理錦囊,2009,18(6):51-52.