大斷面復(fù)合支護(hù)巖巷快速施工技術(shù)

張治軍 姚傳學(xué)

摘要：本文主要總結(jié)了大斷面復(fù)合支護(hù)巖巷炮掘快速掘進(jìn)技術(shù)，包括支護(hù)技術(shù)、施工裝備、機(jī)具選擇，施工方法、工序及生產(chǎn)組織，輔助運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)。采用了CMJ17HT全液壓掘進(jìn)鉆車打眼，適當(dāng)加大鉆孔深度，加大循環(huán)進(jìn)度（2.0m），提高勞動生產(chǎn)率。同時(shí)盡量實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，抓正規(guī)循環(huán)，加快施工速度。

關(guān)鍵詞：大斷面巖巷掘進(jìn)技術(shù)

傳統(tǒng)巖巷掘進(jìn)仍以鉆爆法為主，主要采用風(fēng)鉆打眼，耙斗機(jī)裝巖出碴，機(jī)械化水平低，循環(huán)進(jìn)尺上不去，施工速度慢，個(gè)別采用機(jī)械打眼的，雖然打眼速度快，循環(huán)進(jìn)尺有所提高，但由于配套裝備不匹配，配套施工工藝水平低，工時(shí)利用不充分、單進(jìn)水平低施工速度慢。因此，需高度重視巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)及配套施工工藝的研究，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)。

1工程概況

三水平戊一下延采區(qū)是二水平戊二采區(qū)的接替采區(qū)，采區(qū)走向長度3500m，傾斜長度1000m，儲量1568萬噸，預(yù)計(jì)2014年10月投產(chǎn)，采區(qū)接替緊張。為此需要提高單進(jìn)水平，加快采取開發(fā)進(jìn)度，緩解采區(qū)接替緊張局面。

三水平戊一下延軌道下山全長1130m，坡度13-18.5度，布置在戊8煤層頂板15m左右的巖石中，圍巖多為砂質(zhì)泥巖，掘進(jìn)斷面達(dá)22.6m2，凈斷面達(dá)18.7m2，采用錨網(wǎng)索噴、U36拱形棚等復(fù)合支護(hù)，工藝復(fù)雜。

該巷位于戊8煤層頂板中，為全巖掘進(jìn)。按高瓦斯區(qū)域管理，預(yù)計(jì)工作面絕對瓦斯涌出量0.7m3/min。煤塵爆炸指數(shù)為36.06～44.14%，煤層為自燃煤層。

本區(qū)內(nèi)煤層比較穩(wěn)定，走向大致為北西西向，傾向?yàn)楸北睎|向，形成單斜構(gòu)造；煤層傾角5°～15°，上部及西部較緩，深部較陡。戊8煤層單獨(dú)分層，平均厚1.63m，均達(dá)到可采厚度。該采區(qū)主要充水因素為：頂板中砂巖水及老空區(qū)水。

2巷道支護(hù)形式

根據(jù)地應(yīng)力現(xiàn)場測試與分析結(jié)果（一礦是以構(gòu)造應(yīng)力場為主導(dǎo)的地應(yīng)力場，最大主應(yīng)力與上覆巖層自重應(yīng)力比值為1.37～2.03。最大主應(yīng)力為近水平方向，地應(yīng)力已屬于高地應(yīng)力水平），設(shè)計(jì)上合理確定巷道層位，保證圍巖穩(wěn)定，并由此進(jìn)行巷道支護(hù)設(shè)計(jì)，提高巷道服務(wù)年限。

臨時(shí)支護(hù)：錨網(wǎng)支護(hù)時(shí)采用戴帽玻璃鋼單體液壓支柱或直徑Φ140～160mm、長度2400～2600mm的圓木不少于兩根，架棚支護(hù)時(shí)采用兩根長度3.6m的工字鋼前探梁作臨時(shí)支護(hù)。

永久支護(hù)：軌道下山采用錨網(wǎng)噴+套棚（U36型鋼）+錨索+噴漿聯(lián)合支護(hù)（套棚支護(hù)滯后掌子頭不得超過20m）；躲避硐室采用錨網(wǎng)支護(hù)，并噴漿封閉圍巖。錨桿采用KMG600型、直徑20mm、長度2400mm，間排距700mm，錨索直徑22mm、長度7500mm、間排距1400×2100mm，架棚棚距600mm。

3施工方法

采用CHJ17HT液壓鉆車或鑿巖機(jī)打眼，工作面分次裝藥、分次起爆爆破施工，P-60B耙斗機(jī)出碴，斜巷提升出碴。采用“兩掘一噴”施工組織方式，先進(jìn)行錨網(wǎng)噴，然后套U36棚，再打錨索后，最后噴漿成巷。

3.1施工方案

工作面采用P-60B、斗容0.6m3耙斗機(jī)將矸石裝入3噸礦車內(nèi)，采用90kW絞車提升，每次提一個(gè)3噸礦車，以滿足工作面生產(chǎn)的需要。

工作面采用YT-28型鑿巖機(jī)或CHJ17HT液壓鉆車打眼，煤礦許用毫秒延期電雷管起爆，選用煤礦許用乳化/水膠炸藥，工作面爆破采用分次裝藥，分次起爆的爆破方法爆破施工，放炮器采用礦用隔爆型放炮器起爆。

根據(jù)巷道的地質(zhì)條件及支護(hù)形式，錨網(wǎng)噴加錨索段采用“兩掘一噴”的支護(hù)方案施工；先進(jìn)行錨網(wǎng)噴，然后再進(jìn)行U36金支噴，再打錨索后，最后噴漿成巷。

若巷道壓力比較大，為了能讓巷道有一個(gè)卸壓的過程，掘進(jìn)后先進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，然后初噴，往前掘進(jìn)后，再進(jìn)行套棚，打錨索，最后噴漿封閉，耙斗機(jī)后套棚必須采取安全措施并嚴(yán)格執(zhí)行。錨桿施工要做到隨掘隨錨，施工過程中要嚴(yán)格控制最大控頂距，最大控頂距≯0.7m，噴漿控頂距不大于4.9m，即700mm加兩炮循環(huán)進(jìn)尺。根據(jù)地質(zhì)條件及支護(hù)形式，采用“兩掘一噴”的支護(hù)方案。

3.2通風(fēng)

采用兩臺2×30KW對旋風(fēng)機(jī)做壓入式通風(fēng)，其中一臺主風(fēng)機(jī)，一臺副風(fēng)機(jī)。

3.3排水

工作面積水經(jīng)工作面風(fēng)泵排到耙斗機(jī)后的水箱內(nèi)，再由22kW單級泵把水箱內(nèi)水經(jīng)Φ108mm排水管排到軌道下延車場內(nèi)的排水溝內(nèi)，流到-517m石門水溝。當(dāng)再變坡往下施工時(shí)，要在巷道的西幫做臨時(shí)泵窩，先把工作面積水經(jīng)工作面風(fēng)泵排到耙斗機(jī)后的水箱內(nèi)，然后由再由22kW單級泵把水箱內(nèi)水排到臨時(shí)泵窩內(nèi)，再由D80-30x5或D80-30x9等多段泵把臨時(shí)泵窩內(nèi)水排到設(shè)備通道內(nèi)的排水溝內(nèi)，流到-517m石門水溝。要根據(jù)泵的實(shí)際情況，及時(shí)做泵窩，避免水排不上來。

3.4裝運(yùn)

工作面采用P-60B、斗容0.6m3耙斗機(jī)將矸石裝入一個(gè)3噸礦車內(nèi)，經(jīng)90kW絞車提升到軌道下延車場內(nèi)，然后采用12噸電機(jī)車?yán)?517井底車場。巷道內(nèi)距離上車場600m處設(shè)中部接力車場，實(shí)現(xiàn)接力提升運(yùn)輸方式，該方式縮短將近一半提升時(shí)間，解決了運(yùn)輸距離過長的出碴問題。為了減少職工體力消耗，在軌道下山巷道西幫安設(shè)了斜巷助行器，減少了輔助工作時(shí)間，提高了效率。

4施工方法

采用YT-28型鑿巖機(jī)打眼掘進(jìn)或CHJ17HT液壓鉆車打眼掘進(jìn)。該鉆車主要優(yōu)點(diǎn)：①利用雙臂鑿巖，鑿巖速度加快，工作效率較高，鑿巖施工速度可達(dá)0.8～2.0m/min，人員投入少，降低了人工勞動強(qiáng)度；②有先進(jìn)的液壓系統(tǒng)，設(shè)有鑿巖機(jī)自動返回及防卡釬裝置，操作簡單方便，安全可靠；③機(jī)身體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、靈活機(jī)動、重心低，采用可靠的履帶行走方式，工作穩(wěn)定，爬坡能力強(qiáng)，可滿足對工作面、頂板、側(cè)幫及底板的全斷面鑿巖施工作業(yè)；④采用模塊式結(jié)構(gòu)，拆裝維修方便，動力單一化，耗能低，低噪音，工作環(huán)境較好，能有效提高施工質(zhì)量和施工效率。

根據(jù)所選擇的施工方案采取三八制的作業(yè)方式。二個(gè)錨網(wǎng)掘進(jìn)班，一個(gè)錨網(wǎng)噴漿班，另有一個(gè)套棚噴漿班平行作業(yè)。保證正規(guī)循環(huán)，加強(qiáng)工時(shí)利用，保證安全的前提下盡量安排平行作業(yè)。掘進(jìn)工藝：打眼→裝藥連線→爆破通風(fēng)→找凈幫頂活巖危矸→工作面臨時(shí)支護(hù)（打帶帽頂柱或架棚前，正確使用前探梁）→打錨桿眼注錨桿（或上梁剎頂）→刷幫掛網(wǎng)打錨桿（或挖柱窩、栽腿子、調(diào)背板、剎幫）。

爆破采用中深孔爆破，炮眼深度設(shè)計(jì)2.2-2.4m，循環(huán)進(jìn)度控制在2.1m，炮眼利用率不低于90%，提高進(jìn)尺效率。

5機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)及管理

機(jī)械設(shè)備的事故率對巖巷單進(jìn)影響較大，員工的技術(shù)素質(zhì)、操作能力、維護(hù)保養(yǎng)能力對設(shè)備的開機(jī)率及正常運(yùn)轉(zhuǎn)有密切關(guān)系，因此需要做好設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，降低故障率，充分發(fā)揮各種設(shè)備的機(jī)械效能，實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)。

所有的機(jī)電設(shè)備每天必須指派專人檢查完好情況，機(jī)械設(shè)備必須按規(guī)定進(jìn)行檢修注油。專職防爆員每天必須對井下所有的電器設(shè)備進(jìn)行全面檢查，杜絕發(fā)生失爆現(xiàn)象。絞車安裝必須經(jīng)驗(yàn)收，安裝合格方可使用，不合格嚴(yán)禁使用。絞車司機(jī)持證上崗，操作前應(yīng)檢查絞車各部位的完好情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。每天派專人檢查絞車及鋼絲繩，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理，當(dāng)鋼絲繩斷絲或者磨損達(dá)到規(guī)程規(guī)定值時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換鋼絲繩。

6結(jié)論

通過采用液壓鉆車、深孔爆破、合理勞動組織、提高正規(guī)循環(huán)率，能夠?qū)崿F(xiàn)巖巷大斷面的安全快速掘進(jìn)，實(shí)際施工中，月進(jìn)尺達(dá)到了86m，同時(shí)解決了巖巷下山施工中的積水、通風(fēng)、供電等問題。觀測數(shù)據(jù)顯示，巷道圍巖變形量得到了有效控制，僅局部巷道有輕微底鼓現(xiàn)象，取得了較好的效果。為巖巷單進(jìn)總結(jié)了可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡介：

張治軍（1973-），男，河南洛陽人，學(xué)士學(xué)位，高級工程師，遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)畢業(yè)，長期從事礦井建設(shè)和技術(shù)管理工作。