連采機(jī)掘進(jìn)系統(tǒng)過溝谷地沖刷帶安全施工技術(shù)研究

摘要：榆家梁煤礦52406、52407、52408掘進(jìn)工作面在掘進(jìn)過程中均揭露一溝谷地沖刷帶構(gòu)造，該構(gòu)造呈北西延伸，寬約25～40m，兩翼傾角5°左右，溝谷地煤層頂部沖刷帶巖性為灰白色中砂巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，厚度0.2～2.6m，煤層最薄約0.6m。由于溝谷地煤層起伏受力不均及沖刷帶巖石硬度高，掘進(jìn)面出現(xiàn)煤層變薄、頂板破碎、煤層坡度突然變陡、頂板巖石局部硬度過高等諸多不利條件，這與連采機(jī)及其后配套掘進(jìn)系統(tǒng)的適宜工作條件差別較大，造成掘進(jìn)和支護(hù)困難，同時帶來較大的安全隱患。通過采取相關(guān)措施，上述掘進(jìn)工作面均順利通過此構(gòu)造，沒有出現(xiàn)人員傷害、設(shè)備損壞等情況。

關(guān)鍵詞：圍巖特征；巷道布置；掘進(jìn)工作面；構(gòu)造揭露；沖刷帶

中圖分類號：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）15-0074-04

1 工作面概況

1.1 工作面位置

52406、52407、52408掘進(jìn)工作面位于榆家梁煤礦井田東南部52煤四盤區(qū)三條大巷的南側(cè)，東部和南部為井田邊界及小窯越界開采區(qū)，西部為正在回采的52405綜采工作面。

1.2 圍巖特征及煤層賦存情況

所掘巷道頂板北部屬老頂觸煤區(qū)，巖性以細(xì)及粉砂巖為主，屬較穩(wěn)定型（Ⅱ）。中南部為直接頂區(qū)，巖性以泥巖為主，塊狀，致密，厚度0～2.37m，屬不穩(wěn)定型（Ⅰ）。底板巖性為粉砂巖和細(xì)砂巖，塊狀，致密，厚度0.55～2.84m，遇水泥化，受回采塌陷地壓影響地段巷道底鼓嚴(yán)重。詳見表1：

掘進(jìn)段煤層屬低變質(zhì)煙煤，黑色塊狀，條痕褐黑色，瀝青或油脂光澤，線理細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)，硬度大，賦存穩(wěn)定，煤厚2.80～4.20m，平均3.50m，傾角1°～2°，容重1.31t/m3。后生裂隙發(fā)育，燃點(diǎn)315℃，單向抗壓強(qiáng)度為273～569（kg/cm2），堅(jiān)固系數(shù)5。

掘進(jìn)段地層總的趨勢是以極緩的坡度向北西傾斜的單斜構(gòu)造，傾角1°～2°，斷層不發(fā)育，后生裂隙發(fā)育；順槽上覆42213工作面采空塌陷區(qū)，層間距62～66m。

1.3 巷道布置

上述掘進(jìn)工作面所有巷道均布置在52煤層中，所有巷道全部為矩形巷道。由于煤層較薄，所掘巷道均沿頂沿底掘進(jìn)，巷道頂部均加掛冷拔絲網(wǎng)片（網(wǎng)孔為120mm）。

1.4 工作面設(shè)備配備

（1）掘進(jìn)工作面巷道全部使用引進(jìn)的連采機(jī)及其配套設(shè)備施工。

（2）選用美國JOY公司制造的12CM15-10B型連采機(jī)來完成割煤和裝煤工序，選用JOY公司制造的10SC32-48B-5型梭車來完成煤炭運(yùn)輸，利用GP460/150型破碎機(jī)完成煤炭的轉(zhuǎn)載和破碎工作，破碎機(jī)運(yùn)出的煤炭通過DSP1063/1000帶式輸送機(jī)運(yùn)出工作面到膠帶機(jī)頭經(jīng)主運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)出地面進(jìn)入原煤倉。

（3）選用太原煤科院生產(chǎn)制造的CNMM25-4型錨桿機(jī)完成巷道支護(hù)工作。

（4）選用UN-488型鏟車和防爆裝載機(jī)來完成材料、設(shè)備的運(yùn)送和搬移，以及巷道浮煤的清理等工作。

（5）選用無軌膠輪車完成人員、物料、設(shè)備等的輔助運(yùn)輸。

工作面設(shè)備配備及主要技術(shù)特征見表3至表8；工作面設(shè)備布置見圖2。

2 構(gòu)造揭露情況

2.1 正常生產(chǎn)時的情況

工作面正常掘進(jìn)段煤層厚度3.1m左右，巷道沿頂沿底掘進(jìn)，頂板穩(wěn)定，底板較為堅(jiān)硬，且煤層起伏較緩，掘進(jìn)地質(zhì)條件優(yōu)越。正常生產(chǎn)條件下每天可掘進(jìn)6個循環(huán)（循環(huán)進(jìn)度10m）。

2.2 構(gòu)造揭露情況

在掘至構(gòu)造前15m左右時，頂板出現(xiàn)破碎的狀況，破碎段掘進(jìn)約15m后，煤層坡度突然變陡（下坡），且煤層厚度變??；又向前掘進(jìn)10m左右時，煤層厚度降至2.5m左右。過構(gòu)造帶時巷道均沿煤層底板掘進(jìn)，揭露的構(gòu)造煤層厚度最薄處僅為0.6m左右。

2.3 特殊掘進(jìn)工藝

由于連采工作面均采取雙巷掘進(jìn)的方式，若雙巷均直接正掘通過構(gòu)造，連采機(jī)在爬坡階段的安全風(fēng)險(xiǎn)會增大。為了降低風(fēng)險(xiǎn)，同時保證施工質(zhì)量，在單巷通過構(gòu)造并掘進(jìn)至煤層水平地段時，可在該巷道適當(dāng)位置開聯(lián)巷，通過該聯(lián)巷反掘另一巷道，將其由上坡掘進(jìn)改為下坡掘進(jìn)。同時在正掘段距底板1.2m左右沿向上5°左右的角度利用XY-2鉆機(jī)施工長度約15m的正向鉆孔，用以指導(dǎo)反掘施工時巷道坡度的調(diào)整，保證反掘段巷道坡度不致過大。

3 過構(gòu)造期間的安全技術(shù)措施

3.1 掘進(jìn)、支護(hù)

（1）工作面巷道均為沿底掘進(jìn)，以便探明煤層賦存狀況；煤層厚度變薄時及時掃頂，保證巷道高度不低于設(shè)計(jì)值。煤層坡度過大時，巷道掘進(jìn)后進(jìn)行拉底作業(yè)，減小底板坡度，以適應(yīng)梭車的爬坡能力。

（2）頂板完整段連采機(jī)掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)度為10m，頂板破碎段將循環(huán)進(jìn)度減小為5～6m。

（3）巷道支護(hù)采用冷拔絲網(wǎng)片+錨桿+錨索聯(lián)合支護(hù)，錨桿選用Φ16×1800mm的單螺母“三小”一次性緊固圓鋼錨桿，5根/排，排距為1m；錨索選用Φ15.24×6500mm的鋼絞線錨索，排距為1套/3m。頂板破碎段采用加密錨桿并縮短間排距為600～800mm，同時要求錨索隊(duì)跟班作業(yè)，在錨桿支護(hù)完畢后立即進(jìn)行“錨索+W鋼帶”的方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，排距為3套/1.5m，W鋼帶規(guī)格為3×230×4600mm，未進(jìn)行錨索支護(hù)前嚴(yán)禁掘進(jìn)。

（4）當(dāng)頂板含水量較大或?yàn)槟鄮r時，錨桿支護(hù)由風(fēng)鉆鉆眼改為麻花鉆或由錨索隊(duì)用錨索機(jī)鉆眼，以提高支護(hù)效率。

3.2 設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)和保養(yǎng)

（1）由于沖刷體硬度大，因此每循環(huán)掘進(jìn)完畢后，要求煤機(jī)司機(jī)及時更換損壞的截齒，以減少對齒座和滾筒的損壞。由于過構(gòu)造時煤機(jī)割巖量大，檢修工必須每天檢查煤機(jī)的除塵、截割等系統(tǒng)，保證各個系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）工作面必須及時設(shè)泵排水，減少積水，防止淤泥形成，同時各種電纜必須及時用電纜鉤吊掛在巷道頂板或幫部，嚴(yán)禁直接鋪在巷道底板上，以減少因設(shè)備碾壓帶來的電纜漏電隱患。

（3）連采機(jī)、錨桿機(jī)調(diào)機(jī)過程中，設(shè)備5m范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人，需要拉電纜時必須將設(shè)備停泵，并確認(rèn)設(shè)備不會發(fā)生自溜、傾斜后方可進(jìn)行。

（4）工作面所有設(shè)備停機(jī)時必須停放在底板平整地段，嚴(yán)禁停放在半坡上，防止設(shè)備自溜傷人。

（5）巷道坡度較大的地段必須及時組織墊路或拉底，減緩巷道坡度，防止設(shè)備行走期間有較大的顛簸。

3.3 “一通三防”

過構(gòu)造期間工作面粉塵較大，給“一通三防”工作帶來較大的困難，同時造成作業(yè)人員視線不清，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，需在以下四方面加強(qiáng)工作：

（1）風(fēng)筒距工作面距離不得超過10m，掘進(jìn)順槽聯(lián)巷擋風(fēng)墻緊跟工作面行車聯(lián)巷之后，以加強(qiáng)工作面的通風(fēng)除塵能力。

（2）梭車司機(jī)在作業(yè)前必須將警戒設(shè)置到位，嚴(yán)禁任何人員進(jìn)入；生產(chǎn)過程中嚴(yán)格執(zhí)行“行人不行車、行車不行人”制度，視線不清時必須停機(jī)，待視線恢復(fù)后方可生產(chǎn)；跟班隊(duì)長加強(qiáng)現(xiàn)場管理工作，生產(chǎn)期間嚴(yán)禁任何人員進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域。

（3）在工作面回風(fēng)巷適當(dāng)位置安裝捕塵網(wǎng)，減少回風(fēng)流中的粉塵。

（4）加強(qiáng)監(jiān)測監(jiān)控管理，監(jiān)控探頭及時跟進(jìn)，同時保證連采機(jī)、錨桿機(jī)機(jī)載斷電儀完好；帶班隊(duì)長、班長、連采機(jī)司機(jī)、錨桿機(jī)司機(jī)、跟班電工要隨身攜帶CO、O2、CH4便攜儀，對有害氣體進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況，立即通知其他作業(yè)人員，并組織人員撤離到系統(tǒng)風(fēng)的進(jìn)風(fēng)流中，待查明原因并進(jìn)行處理、確保安全后，方可繼續(xù)作業(yè)。

4 存在的問題及改進(jìn)措施

（1）由于榆家梁井田地質(zhì)構(gòu)造優(yōu)越，且采區(qū)和工作面地質(zhì)預(yù)報(bào)中均未預(yù)測到該構(gòu)造，造成在揭露構(gòu)造初期，當(dāng)班作業(yè)人員未能準(zhǔn)確的認(rèn)識、判斷構(gòu)造特征，采取的處理措施不合理，誤以為是單純的煤層變薄或下坡，未能及時調(diào)整掘進(jìn)層位，導(dǎo)致首次揭露構(gòu)造時在巷道頂板留下一處約0.5m的臺階；構(gòu)造揭露后，通過搜集整理相關(guān)資料，并加強(qiáng)對員工的教育培訓(xùn)，提高其業(yè)務(wù)水平，可避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）過構(gòu)造期間，錨索緊跟工作面進(jìn)行支護(hù)，需要妥善處理支護(hù)時產(chǎn)生的積水，工作面要及時設(shè)泵進(jìn)行抽排，防止積水、產(chǎn)生淤泥，影響工作面標(biāo)準(zhǔn)化，引發(fā)漏電、底板不平等安全隱患。

（3）加強(qiáng)過構(gòu)造期間的通風(fēng)管理除了維護(hù)局部通風(fēng)機(jī)及其設(shè)備的正常的運(yùn)轉(zhuǎn)外，還應(yīng)要求工作面密閉及時跟進(jìn)，以加強(qiáng)工作面的通風(fēng)除塵能力。

（4）過構(gòu)造期間必須重點(diǎn)加強(qiáng)生產(chǎn)班人員的管理。通向工作面的所有入口必須設(shè)置警戒和全斷面柵欄，嚴(yán)禁人員進(jìn)入；同時要求所有崗位工必須堅(jiān)守崗位，嚴(yán)禁隨意串崗或在巷道內(nèi)行走，特別是錨桿機(jī)司機(jī)在巷道支護(hù)完畢后必須在錨桿機(jī)上，堅(jiān)決杜絕隨意走動現(xiàn)象。

5 結(jié)語

連采機(jī)掘進(jìn)系統(tǒng)一般適用于煤層傾角在8°以下的近水平煤層條件，當(dāng)工作面揭露構(gòu)造后會造成巷道坡度變陡、掘進(jìn)和支護(hù)困難等情況。但通過采取合理的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)組織，可以達(dá)到安全通過地質(zhì)構(gòu)造的目的，同時可以減少因掘進(jìn)工藝改變所帶來的人力和物力的浪費(fèi)，取得較好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡介：劉渤，男，陜西神木人，神華神東煤炭集團(tuán)保德煤礦副總工程師，研究方向：采煤工程。