急傾斜突出煤層炮掘提高單進(jìn)水平研究

周鴿++曾杰++張浩乙

摘 要：李子埡南二井屬煤與瓦斯突出礦井，開采煤層傾角達(dá)49°，為急傾斜煤層，長期以來，半煤巖巷實(shí)體巷道炮掘單進(jìn)水平低下，一般在50～60m/月，對(duì)礦井采掘接替及隊(duì)伍部署影響較大，通過對(duì)巷道掘進(jìn)支護(hù)工藝及支護(hù)方式、煤矸裝運(yùn)設(shè)備及運(yùn)輸方式等開展技術(shù)攻關(guān)，較大幅度縮短了循環(huán)作業(yè)時(shí)間，減少了施工環(huán)節(jié)，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，掘進(jìn)單進(jìn)水平突破100m/月大關(guān)，緩解了礦井采掘接替緊張局面，為工作面災(zāi)害治理贏得了更多的時(shí)間，同時(shí)也為礦井的可持續(xù)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：急傾斜 突出 炮掘 單進(jìn)。

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（a）-0023-02

李子埡南二井核定生產(chǎn)能力30萬噸/年，絕對(duì)瓦斯涌出量25.21m3/min、相對(duì)瓦斯涌出量36.52m3/t，屬煤與瓦斯突出礦井。礦井位于龍王洞背斜東翼，屬于單斜構(gòu)造、單一煤層，煤層厚度1.47m～3.60m，平均厚度2.38m，煤層傾角為43°～83°，平均49°。受煤層傾角、厚度、支護(hù)工藝、瓦斯治理、運(yùn)輸方式等綜合因素影響，礦井半煤巖巷實(shí)體掘進(jìn)只能采取炮掘的方式，同時(shí)，類似條件下無可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，單進(jìn)水平、工效水平一直較低，對(duì)礦井的采掘接替及隊(duì)伍部署影響較大。為此，急傾斜突出煤層炮掘提高單進(jìn)水平成為礦迫在眉睫的一大研究課題。

1 實(shí)施背景

南二井自2004年開工建設(shè)、2013年8月聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)以來，受煤層傾角、厚度、支護(hù)工藝、瓦斯治理、運(yùn)輸方式等綜合因素影響，煤層傾角為43°～83°，平均49°，屬急傾斜煤層，煤層厚度1.47～3.60m，平均厚度2.38m，絕對(duì)瓦斯涌出量25.21m3/min、相對(duì)瓦斯涌出量36.52m3/t，屬煤與瓦斯突出礦井。由于目前治災(zāi)手段單一暫無可靠的先進(jìn)的治災(zāi)方法，導(dǎo)致治災(zāi)滯后，故礦井實(shí)體煤巷掘進(jìn)只能采取炮掘配合裝煤機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)煤矸的方式，加之采用的錨網(wǎng)索配合金屬架料支護(hù)方式，整個(gè)炮掘單進(jìn)水平始終不高，自建礦以來，礦井炮掘單進(jìn)水平最高為85m/月，平均單進(jìn)水平為50～60m/月，對(duì)礦井的采掘接替及隊(duì)伍部署影響較大。為此，礦決定在3103運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面開展針對(duì)急傾斜松軟突出煤層炮掘提高單進(jìn)水平的技術(shù)攻關(guān)。

1.1 3103運(yùn)輸巷巷道斷面及支護(hù)方式

3103運(yùn)輸巷煤層煤層結(jié)構(gòu)為0.30（0.12）0.85（0.08）0.80，直接頂為灰色砂質(zhì)泥巖，含生物化石碎屑及黃鐵礦結(jié)核，基本頂為含燧石結(jié)核石灰?guī)r，富含腕足類化石，煤層傾角44°～49°，巷道斷面設(shè)計(jì)為五邊形異形斷面，巷寬4.3m，巷道最大高度3.8m，掘進(jìn)斷面積13.1m2。通過多年采取多種永久支護(hù)方式進(jìn)行探索總結(jié)：頂板及高幫采用錨桿+金屬網(wǎng)+錨索支護(hù)，煤層段及矮幫采用11#礦工鋼架棚+笆折排柴支護(hù)，巷道臨時(shí)支護(hù)采用前探梁配合護(hù)板+單體液壓支護(hù)配合枕木支護(hù)的支護(hù)方式是最為行之有效的，但該巷道支護(hù)工藝及支護(hù)工序相當(dāng)復(fù)雜，且耗費(fèi)的勞動(dòng)力、勞動(dòng)時(shí)間及勞動(dòng)強(qiáng)度均較大。

1.2 3103運(yùn)輸巷原采用的掘進(jìn)工藝

該巷道原采用爆破掘進(jìn)，裝煤機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)煤矸，后續(xù)運(yùn)輸采用皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至煤倉的方式，由于裝煤機(jī)使用時(shí)間較長，設(shè)備老化，連續(xù)運(yùn)輸能力差，循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)煤矸時(shí)間過長，對(duì)循環(huán)進(jìn)度的影響較大。

1.3 3103運(yùn)輸巷掘進(jìn)瓦斯治理

3103運(yùn)輸巷范圍內(nèi)煤層瓦斯壓力為3.22～3.60MPa、瓦斯含量為14.39～19.8m3/t，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第四十三條中的規(guī)定：煤層瓦斯壓力P≥0.74MPa、瓦斯含量≥8m3/t為突出危險(xiǎn)區(qū)，因此判定3103運(yùn)輸巷掘進(jìn)區(qū)域?qū)偻怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)。因此，該巷道掘進(jìn)必須嚴(yán)格執(zhí)行四位一體綜合防突措施，在實(shí)施底板穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)防措施及區(qū)域驗(yàn)證為突出危險(xiǎn)工作面時(shí)，還需采取局防措施，及在掘進(jìn)工作面實(shí)施連續(xù)預(yù)測，在掘進(jìn)工作面磧頭施工3個(gè)Φ42mm深10m的預(yù)測孔，保留2m的突出預(yù)測超前距掘進(jìn)。極大地影響了循環(huán)進(jìn)度。

2 研究思路

根據(jù)上述分析，影響3103運(yùn)輸巷炮掘單進(jìn)水平的主要因素有煤層厚度、松散度、傾角、支護(hù)工藝、瓦斯治理、運(yùn)輸方式等，考慮煤層厚度、傾角及瓦斯因素為礦井實(shí)際條件，沒法改變，因瓦斯壓力偏高、實(shí)體煤層沒法采用綜掘，為確保作業(yè)人員安全采取炮掘方式。為此，主要考慮在支護(hù)工藝或支護(hù)方式及運(yùn)輸方式、運(yùn)輸設(shè)備方面進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，尋找突破口，提升單進(jìn)水平。

3 實(shí)施方案

3.1 支護(hù)工藝及支護(hù)方式優(yōu)化

對(duì)于巷道永久支護(hù)方式按原有的方式能夠滿足支護(hù)要求，改進(jìn)空間較??；對(duì)于巷道臨時(shí)支護(hù)方式，原有的方式為2根前探梁配合護(hù)板+單體液壓支護(hù)配合枕木，工序較復(fù)雜，職工勞動(dòng)強(qiáng)度較大，同時(shí)，耗費(fèi)的時(shí)間較長。為此，礦研究出了“一種新型自移式前探支架”，該自移式前探支架可隨掘進(jìn)磧頭不斷前移，循環(huán)爆破后無需人工支護(hù)護(hù)板，采用整體自移的方式，極大的縮短的作業(yè)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 運(yùn)輸設(shè)備及運(yùn)輸方式優(yōu)化

由于原巷道使用的裝煤機(jī)設(shè)備老化，運(yùn)行效率低，循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)煤矸時(shí)間長，結(jié)合礦自身情況，通過對(duì)綜掘機(jī)進(jìn)行改裝，將截割頭取下，用于該巷道爆破后磧頭轉(zhuǎn)矸，實(shí)現(xiàn)煤矸連續(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)，大幅縮短了循環(huán)煤矸轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間。

4 實(shí)施效果

通過系統(tǒng)研究半煤巖巷炮掘各環(huán)節(jié)及工序，對(duì)支護(hù)工藝及運(yùn)輸設(shè)備和運(yùn)輸方式進(jìn)行優(yōu)化，大幅縮短了工作面循環(huán)支護(hù)及煤矸轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間，提高了工效，炮掘單進(jìn)水平目前提升至106m，且還具備進(jìn)一步提升的空間。

5 結(jié)語

盡管目前國內(nèi)半煤巖巷幾乎都是采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)，但由于南二井特殊的煤層賦存情況及瓦斯災(zāi)害情況，只能被迫采取爆破掘進(jìn)，為此研究急傾斜突出煤層炮掘提升單進(jìn)水平是很有必要的，對(duì)于南二井的采掘接替、隊(duì)伍部署及后期可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，通過項(xiàng)目實(shí)施，目前的炮掘單進(jìn)水平已突破100m大關(guān)，相信，隨著后期技術(shù)攻關(guān)的不斷深入，炮掘單進(jìn)水平將不斷刷新紀(jì)錄。

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