大傾角復(fù)合頂板巷道快速掘進在香山礦的研究與應(yīng)用

饒曉旭

摘要：巷道掘進是一個綜合的施工工藝，它不僅取決于掘進設(shè)備先進程度，而且與各生產(chǎn)工序組織緊密相關(guān)。巷道的掘進速度直接影響了煤礦的開采速度，因此提高巷道快速掘進具有重大意義。本文以平煤股份香山礦戊9-0-22160機巷的掘進及支護為背景，針對原有掘進工作面掘進施工技術(shù)工效低，進尺少，總體費用高的嚴峻現(xiàn)

狀，開展快速高效施工研究。

關(guān)鍵詞：復(fù)合頂板 快速掘進 研究應(yīng)用

1 工程概況

香山礦處于平頂山礦區(qū)井田邊界，煤層地質(zhì)條件較復(fù)雜，賦存條件變化大，煤層傾角在-400m標高以上均大于35度，局部煤層傾角達45度以上。而且煤層地質(zhì)構(gòu)造變化快。大傾角回采巷道的機械化快速掘進目前在相類條件下還未創(chuàng)出較高水平，一般單頭單進都在220m以內(nèi)。

戊9-0-22160機巷凈寬4600mm，下幫凈高2700mm，巷道沿戊10頂板施工，戊9-0煤層在-450m以下水平開始出現(xiàn)分層，戊9煤厚0.7～0.8m左右，戊10煤層厚度在2.2m左右，煤層間距4.5～5m，巷道頂板條件較差，巖性為泥巖、炭質(zhì)泥巖。原類同巷道采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護方式。錨桿直徑22mm，錨桿長度為2200mm，間排距700mm×700mm，錨索直徑17.8mm，錨索長度為6000mm，鉆孔直徑均為28mm，錨索呈五花型布置，間距1600×2100mm，巷道支護形式為錨網(wǎng)索聯(lián)合支護方式，巷道掘進方式為綜合機械化掘進。

2 影響巷道快速掘進的因素

煤礦巷道的掘進生產(chǎn)是一項綜合性施工工藝，其掘進速率受到多重因素的綜合影響，如工程地質(zhì)條件、裝備先進程度、技術(shù)水平高低及施工工序的緊湊程度等，因此科學(xué)有效的生產(chǎn)組織管理可顯著提升巷道掘進速度。

3 優(yōu)化施工設(shè)計施工管理和施工工藝

3.1 支護設(shè)計參數(shù)優(yōu)化 我們與高校合作，通過現(xiàn)場巖石采樣，對戊9-0-22160機巷頂?shù)装鍘r石的物理力學(xué)參數(shù)進行嚴格試驗，真實的反映了巖石的力學(xué)特性，然后采用數(shù)值模擬計算，同時結(jié)合工程類比的方法進行設(shè)計，通過對兩種方法進行取長補短，在一定程度上提高支護的可靠性。

我們設(shè)計制定了四種支護方案，從圍巖應(yīng)力、位移、圍巖塑性范圍、錨桿和錨索受力等方面對4種方案進行數(shù)值模擬計算，分析了在不同錨桿間排距支護方式下圍巖的穩(wěn)定性，進而在一定程度上選擇合理的支護方案。并通過現(xiàn)場實驗，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，對錨桿的布置，以及使用鋼帶的規(guī)格等進行綜合考慮，最終確定了錨桿間排距900mm、錨索間排距2000×1800mm的錨、網(wǎng)、索加W鋼帶的聯(lián)合支護方式。

3.2 施工工藝和管理的分析與優(yōu)化 通過現(xiàn)場寫實，針對現(xiàn)場割煤、支護等工藝流程中出現(xiàn)的無效時間多，準備時間長，操作時間短等現(xiàn)象，我們利用工業(yè)工程現(xiàn)場分析和改善原理，對現(xiàn)場的不同的施工程序進行五五法分析和設(shè)疑法分析，對現(xiàn)場的施工工藝進行改善，以提高掘進效率。

3.2.1 提出了5個掘進平行式作業(yè)管理。①頂板和兩幫支護平行作業(yè)。②錨索和后路兩幫下部錨桿平行作業(yè)。③后路準備與掘進機割煤平行作業(yè)。④支護和延設(shè)皮帶平行作業(yè)。⑤掘進機維修和支護平行作業(yè)。

3.2.2 現(xiàn)場施工工藝和管理改進方法。①加強管理人員和施工作業(yè)人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高作業(yè)技術(shù)素質(zhì)，保證施工質(zhì)量。②在現(xiàn)有條件允許的范圍內(nèi)，盡量延長平行作業(yè)時間，嚴格按照5個平行式作業(yè)施工。③充分發(fā)揮綜掘機效能，細化綜掘機切割順序和檢查、維修時間。④積極引進新裝備、新技術(shù)，提高掘進效率。⑤實行定崗、定位工作制，使任務(wù)到人，責(zé)任到人。⑥通過對施工隊進行綜合組織，在一個施工隊內(nèi)，組織掘進、支護、運輸、機電等人員，進而對施工進行統(tǒng)一指揮，一旦施工受到事故的影響和制約，可以進行統(tǒng)一調(diào)度，進而在一定程度上縮短事故影響時間。⑦加強出勤管理，在快速掘進作業(yè)時，人力在快速掘進中是第一位的，掘進效率的提高在很大程度上還要靠人員的作業(yè)效率，因此，在對快速掘進中的出勤管理環(huán)節(jié)上必須做好工作。

4 圍巖變形觀測

在巷道施工完畢之后，通過采用巷道錨網(wǎng)索進行支護控制的巷道頂板及兩幫，具有較好的完整性，雖然巷道圍巖在一定程度上出現(xiàn)較大的變形，但是，頂板并沒有出現(xiàn)明顯的離層，在頂板表面并沒有出現(xiàn)大的裂隙等現(xiàn)象。巷道兩幫煤體出現(xiàn)整體移動，巷道兩幫表面因巷道掘進而形成的裂隙發(fā)育不明顯，錨桿和錨索受力均在合理的范圍之內(nèi)。

5 總結(jié)

實現(xiàn)快速掘進需要根據(jù)工程實際情況，合理制定設(shè)計和施工方案，加強對掘進工作面的現(xiàn)場管理，加強機械化強度，同時也要進行相應(yīng)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，制定合理的考核管理和激勵機制，從而提高工作效率。

快速掘進方案實施后，施工速度由原來的230m/月提高到420m/月。對于整條巷道來說，巷道全長1365m，原計劃工期為6個月，按照快速掘進施工設(shè)計施工后工期僅3.25個月，提前2.75個月形成工作面。按每月產(chǎn)量為5萬噸，煤炭價格為500元/噸，這樣可提前見到效益2500萬元/月，再加上改進后支護方案相對以前方案所節(jié)省的材料費用，經(jīng)濟效益相當可觀。

參考文獻：

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