煤礦回采巷道斷面及支護參數(shù)優(yōu)化探討與實踐

光恩彥

摘 要：多年生產(chǎn)實踐，公司煤礦回采巷道規(guī)格及支護參數(shù)相對固定，雖滿足了安全生產(chǎn)需要，但仍有優(yōu)化的空間。為了確實做到技術、經(jīng)濟、安全一體化，必須按“一巷一策”的方法進行優(yōu)化。在確保安全的基礎上，巷道斷面及支護參數(shù)不能千篇一律，應因地質(zhì)條件、圍巖巖性、巷道用途、服務年限等不同而變化。在準確掌握圍巖物理力學性質(zhì)的基礎上，通過理論分析和以往經(jīng)驗，進一步優(yōu)化巷道斷面及支護參數(shù)。從2015年6月份至今在公司煤礦范圍內(nèi)實施，能夠滿足煤礦安全生產(chǎn)要求，2016年，經(jīng)測算每米掘進巷道平均節(jié)省207元，綜合單進水平較去年增加62.7米/個/月。

關鍵詞：優(yōu)化斷面；支護參數(shù)；安全施工；降本增效；提高單進

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.065

0 引言

煤礦巷道斷面大小及圍巖控制直接影響煤礦安全生產(chǎn)，斷面大小是根據(jù)采掘設備、通風、行人及巷道變形量確定。支護強度是根據(jù)巷道圍巖特性確定，支護強度不夠易造成安全生產(chǎn)事故，但是支護強度過大造成材料浪費不利于提高經(jīng)濟效益。斷面及支護設計不合理造成現(xiàn)場勞動強度過大，影響生產(chǎn)效率的提高。只有從安全、經(jīng)濟、技術綜合考慮進行優(yōu)化巷道斷面及支護設計參數(shù)，達到最科學合理的技術參數(shù)。

1 回采巷道斷面及支護參數(shù)優(yōu)化的探討

1.1 煤層頂?shù)装鍘r性

開采15#煤層，巷道掘進沿煤層頂板布置，自上而下所揭露的巖層為：基本頂為灰黑色中砂巖或粉砂巖，厚約6—10m，平均8m；直接頂為灰色到灰黑色砂質(zhì)泥巖，厚度約5—8m，平均7m，呈條帶狀。偽頂為灰黑色泥巖，厚度1.5—2m，平均1.7m；直接底為灰色到黑色泥巖，厚度約3m巖性為，上部為塊狀泥巖，下部為薄層狀泥巖。

1.2 優(yōu)化巷道斷面設計與原設計對比

1.2.1 巷道斷面設計優(yōu)化（見表1-1）

1.2.2 巷道斷面設計優(yōu)化方案

（1）15108膠帶順槽：巷道的服務年限較長，充分考慮滿足通風、設備安裝、軌道敷設以及參照以往500～1000㎜變形量的要求，按照15111膠帶順槽斷面大小布置，凈寬5.2米，凈高3.8米。

（2）15108軌道順槽：15102軌道順槽在掘進和采煤期間未發(fā)生較大變形量，因此按照15102軌道順槽斷面大小布置，凈寬度4500㎜和凈高度3800㎜，比原設計斷面縮小1.14㎡。

（3）15108高抽巷：采用綜掘的最小斷面，需滿足綜掘設備、運輸設備及通風設施的安裝、運行。寬度滿足：80皮帶寬1200㎜，平板車寬1100㎜，皮帶架至巷幫間隙500㎜，皮帶至礦車安全行人間隙700㎜，礦車至巷幫最小300㎜，則：最小寬度=1200+1100+500+700+300=3800㎜；高度滿足： EBE200H硬巖掘進機外形尺寸（長×寬×高=11500×3600×1900mm）最大高度2000 mm，風筒直徑1000㎜，掘進機至風筒安全間隙200㎜，最小高度=1000+1900+200=3200㎜，優(yōu)化后比原設計斷面縮小2.5㎡。

1.3 巷道支護設計對比

1.3.1 錨桿支護參數(shù)對比（見表1-2）

1.3.2 錨索支護對比（見表1-3）

1.3.3 網(wǎng)片對比（見表1-4）

2 煤礦回采巷道斷面及支護參數(shù)優(yōu)化方案的實踐

2.1 安全分析

（1）巷道從掘進到回采期間變形量在可控范圍，頂板最大變形量200㎜，幫部最大變形量300㎜。

（2）經(jīng)過2年多的實踐巷道斷面及支護滿足安全生產(chǎn)。

（3）局部臥底工程量小于5﹪。

2.2 經(jīng)濟分析（后附表2-1）

（1）15108膠順設計工程量2200米，原每米材料費1535元，現(xiàn)每米可降低142元，節(jié)省31.2萬元。

（2）15108軌順設計工程量2200米，原每米材料費1492元，現(xiàn)每米可降低221元，節(jié)省48.6萬元。

（3）15108高抽巷設計工程量2200米，原每米材料費949元，現(xiàn)每米可降低258元，節(jié)省56.7萬元。

2.3 技術分析

（1）優(yōu)化后的斷面不僅滿足當前安全生產(chǎn)要求，而且減少了巷道后期維修工程量。

（2）優(yōu)化后的支護參數(shù)不僅滿足巷道的支護強度，簡化了支護工作量，提高了單進水平，方案實施后單進提高62.7米/月/個。

（3）打破支護設計固步自封的思想，為推進“一巷一策”工作方式提供了成功經(jīng)驗。

3 方案實施存在問題及解決辦法

（1）該方案的支護強度按照理論計算，如遇下述情況，可根據(jù)現(xiàn)場條件合理增加支護強度。

1）掘進工作面臨近或穿過斷層、陷落柱、褶曲、軸部附近、煤層傾角超過15°。

2）施工中發(fā)現(xiàn)迎頭往外100米范圍托盤變形、錨桿螺母彈出、錨索斷裂或抽絲、網(wǎng)兜等礦壓顯現(xiàn)的情況。

3）交岔點、硐室開門、空間交叉巷道巖柱小于10米。

4）頂板有淋頭水或裂隙水等涌水情況。

5）沿小煤柱掘進或迎采掘進，適當調(diào)整錨桿、錨索間排距。

6）工作面切眼擴刷。

7）高抽巷底板以上1～1.5米范圍若幫部圍巖松動。

8）巷道幫部移近量超過300㎜。

（2）不定期對支護材料檢驗合格證進行抽查，建立健全支護材料復試抽檢制度。

（3）加強現(xiàn)場施工支護質(zhì)量管理，確保支護質(zhì)量達到作業(yè)規(guī)程的要求。

（4）頂板離層觀測、分析、總結嚴格按照作業(yè)規(guī)程執(zhí)行。

（5）理論上根據(jù)煤層綜合柱狀圖錨索設計在堅硬巖層中，但是現(xiàn)場煤層賦存條件變化較大，因此需加強現(xiàn)場頂板巖性探測，工程技術人員應親自操作，體驗鉆進過程的難易程度，摸索更加可靠的錨索硬巖生根層。

參考文獻：

[1]煤巷錨桿支護理論與成套技術[M].

[2]煤礦作業(yè)規(guī)程編制指南[M].

[3]采礦工程設計[M].