田建杰

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司東曲煤礦，山西 太原 030200）

東曲煤礦掘進(jìn)巷道的平均坡度為22°，通常礦井采用炮掘施工工藝[1]，在3 號(hào)煤層膠帶大巷掘進(jìn)時(shí)，改為機(jī)掘施工。通過優(yōu)化施工工藝，僅用18 d，大坡段掘進(jìn)200 m，施工周期大大縮短，實(shí)現(xiàn)安全、高效掘進(jìn)。

1 概況

東曲煤礦主采3 號(hào)煤層，煤層的平均厚5.95 m，煤層頂?shù)装鍘r層巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖。在膠帶大巷掘進(jìn)過程中，掘進(jìn)到+416 m 時(shí)，巷道揭露正斷層，落差為7 m。膠帶大巷高度為2800 mm，寬度為4200 mm，斷面面積為14.6 m2。

2 施工路線

2.1 前期準(zhǔn)備

在膠帶大巷上順槽開口處進(jìn)行挑頂[2]，挑頂?shù)拈L為5000 mm，寬為4000 mm，深為1400 mm，確保高度大于5200 mm。同時(shí)，在挑頂?shù)南路酱钤O(shè)工作盤，由直徑為300 mm、長度為6000 mm 的圓木柱組成。搭設(shè)的工作盤高度為2200 mm，在工作盤上預(yù)留出一個(gè)漏煤口，在工作盤和巷幫的間隙處安裝一片金屬網(wǎng)，如圖1。搭設(shè)完工作盤后，在距離底板2500 mm 處布設(shè)絞車硐室，在室內(nèi)安裝耙?guī)r機(jī)，便于出煤，并在工作盤上放厚度為3 mm 的鋼板。

圖1 掘進(jìn)施工剖面示意圖

2.2 機(jī)掘工藝

采用EBZ200H 型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，配套轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式輸送機(jī)進(jìn)行出矸，每掘進(jìn)6 m 移動(dòng)一次帶式輸送機(jī)的機(jī)尾。

掘進(jìn)機(jī)按照自下而上、先中間后四周的原則[3]，讓截割頭從工作面的底部進(jìn)刀，碰觸到迎頭巖壁時(shí)，啟動(dòng)截割電機(jī)，每切割一個(gè)滾筒直徑的距離，水平操縱一次油缸控制手柄，使截割頭切割到另一側(cè)，并向下切割一個(gè)滾筒直徑的距離，完成掏槽切割。每刀的進(jìn)刀深度為0.7 m，每班進(jìn)尺2.4 m。如果巖石沒有破碎，可將進(jìn)尺增大到3.5 m。

如果在施工過程中巖石的硬度大于8，則先進(jìn)行放震動(dòng)炮預(yù)裂，再進(jìn)行機(jī)掘。放震動(dòng)炮時(shí)，要將掘進(jìn)機(jī)退后工作面15 m，并用舊膠帶、道木等進(jìn)行掩護(hù)，隨后依次進(jìn)行清煤和整形等工藝，如此往復(fù)循環(huán)，待煤全部割完后，將掘進(jìn)機(jī)退出并切斷電源。在運(yùn)煤時(shí)，待掘進(jìn)機(jī)落煤爬爪把煤刨溜到轉(zhuǎn)載機(jī)，經(jīng)轉(zhuǎn)載皮帶將割下的煤運(yùn)送到采區(qū)皮帶后，通過皮帶將物料運(yùn)送到距離工作面50 m 的地方。

2.3 巷道支護(hù)

掘進(jìn)后，要及時(shí)進(jìn)行巷道支護(hù)，噴漿距工作面的距離小于40 m。

使用風(fēng)動(dòng)錨桿機(jī)和氣腿式風(fēng)鉆對(duì)頂部錨桿和錨索進(jìn)行打孔裝配。在掘進(jìn)的過程中，要嚴(yán)格控制巷道的高度，不要過高也不要過低，施工工藝如圖2。

圖2 機(jī)掘施工工藝

巷道斷面寬度為4200 mm，每排支護(hù)4 根螺紋鋼錨桿，錨桿的排間距為700 mm×900 mm，用120 mm×120 mm 的墊片和螺帽擰緊。打眼時(shí)，先用1.2 m 的短鉆桿，再用2.4 m 的長鉆桿，頂部錨桿的孔深為2300 mm，兩幫錨桿孔深1900 mm。錨固時(shí)，每一個(gè)錨桿孔使用一支Z2360 的樹脂藥卷[4]，錨桿預(yù)緊力矩不小于100 N·m，頂部錨桿錨固力在70 kN 以上，兩幫錨桿錨固力在60 kN 以上。

2.4 輔助運(yùn)輸

布置排矸系統(tǒng)，包括獨(dú)立的帶式輸送機(jī)和矸石倉，確保工作面進(jìn)行連續(xù)排矸作業(yè)，將矸石儲(chǔ)存和緩存在排矸倉中，為工作面排矸創(chuàng)造有利條件，避免煤矸混運(yùn)，提高煤質(zhì)。

3 應(yīng)用效果

在掘進(jìn)過程中，使用優(yōu)化后的機(jī)掘工藝和巷道支護(hù)方案，有效解決了掘進(jìn)機(jī)失穩(wěn)問題。在巷道布設(shè)頂板離層儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測頂板離層情況，監(jiān)測結(jié)果如圖3。

圖3 頂板離層量

從圖3 可以看出，在距離工作面約200 m 時(shí)，巷道頂板深部的離層量基本穩(wěn)定在7 mm，淺部的離層量基本穩(wěn)定在3 mm。采用新的掘、支工藝后，巷道頂板得到有效支護(hù)。

4 結(jié)論

針對(duì)大傾角綜掘施工較慢的問題，根據(jù)東曲煤礦的地質(zhì)條件，優(yōu)化掘進(jìn)施工工藝和支護(hù)方案，防止掘進(jìn)機(jī)失穩(wěn)，保證支護(hù)的效果。距離工作面約200 m 時(shí)，巷道頂板深部的離層量穩(wěn)定在7 mm，淺部的離層量穩(wěn)定在3 mm，掘進(jìn)速度平均為16 m/d，最大速度為18 m/d。