巷道快速掘進(jìn)工藝的合理配置

葛 勇

(山東能源新礦集團(tuán)鄂莊煤礦)

巷道快速掘進(jìn)工藝的合理配置

葛 勇

(山東能源新礦集團(tuán)鄂莊煤礦)

通過優(yōu)化施工作業(yè)流程、科學(xué)調(diào)整工序和支護(hù)參數(shù)，對(duì)巷道揭露巖體結(jié)構(gòu)完整、頂板粉砂巖強(qiáng)度較高、附近無工作面采動(dòng)影響的巷道，采用“初次支護(hù)+后續(xù)支護(hù)”的工序，增大了平行作業(yè)空間，大幅提高了支護(hù)速度。

巷道 快速掘進(jìn) 支護(hù)

鄂莊煤礦-530 m水平一采區(qū)15層煤11502運(yùn)輸巷位于萊城向斜構(gòu)造南翼，為該水平115采區(qū)第二個(gè)工作面準(zhǔn)備巷道，其東部11501工作面正在準(zhǔn)備階段。該巷揭露巖體結(jié)構(gòu)完整、頂板粉砂巖強(qiáng)度較高、附近無工作面采動(dòng)影響，巷道頂板標(biāo)高-493.9～-473.0 m。該巷全長487 m，巷道開掘后沿15層煤底板破煤層頂板掘進(jìn)，斷面為半圓拱，荒斷面面積10.7 m2,凈斷面面積9.1 m2。為加速巷道掘進(jìn)，對(duì)巷道掘進(jìn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化配置。

1 原巷道支護(hù)狀況

11502運(yùn)輸巷采用“錨網(wǎng)帶”聯(lián)合支護(hù)，綜掘機(jī)掘進(jìn)。頂板采用全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿+金屬菱形網(wǎng)+W鋼帶支護(hù)，兩幫采用全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿+雙向拉伸塑料網(wǎng)+W鋼帶托板支護(hù)。支護(hù)斷面及錨桿布置如圖1所示。

圖1 巷道斷面與主要支護(hù)參數(shù)(單位：mm)

錨桿為φ22 mm×2 200 mm的全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿，桿體屈服強(qiáng)度為335 MPa，每排布置11根錨桿，間距為800，600 mm，排距為1 000 mm；使用2支樹脂錨固劑固定，錨固長度不少于700 mm，樹脂錨固劑型號(hào)MSK28/330，錨桿托盤規(guī)格為120 mm×120 mm× 10 mm方形鐵托盤，W鋼托板長400 mm，寬280 mm，厚度不低于3 mm錨桿錨固力巖石中不小于100 kN，煤層不小于 50 kN；錨桿托盤緊貼巖(煤)面，接觸面積不小于70%。W鋼帶型號(hào)：BHW-280-3.00；金屬菱形網(wǎng)采用10#以上鐵絲編制，網(wǎng)孔尺寸50 mm×50 mm，雙向拉伸塑料網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸為：50 mm×50 mm。巷道掘進(jìn)后，采用機(jī)載液壓支架作為臨時(shí)支護(hù)。

2 巷道快速掘進(jìn)參數(shù)優(yōu)化

2.1 施工工藝

通過調(diào)整初始支護(hù)參數(shù)和施工工序，降低一次支護(hù)密度和工作量，盡量做到多工序平行作業(yè)，達(dá)到快速掘進(jìn)。施工流程如下：掘進(jìn)機(jī)掃底進(jìn)迎頭(10 min)→第一循環(huán)截割迎頭1.2 m(40 min)→鋪、連網(wǎng)臨時(shí)支護(hù)(20 min)→支護(hù)頂板5根錨桿、幫4根錨桿( 40 min)→掘進(jìn)機(jī)掃底進(jìn)迎頭(10 min)→第二循環(huán)截割迎頭2.4 m(80 min)→鋪、連網(wǎng)臨時(shí)支護(hù)(20 min)→初次支護(hù)頂板6根錨桿(30 min)→掘進(jìn)機(jī)掃底進(jìn)迎頭(10 min)→第三循環(huán)截割迎頭2.4 m(80 min)→鋪、連網(wǎng)臨時(shí)支護(hù)(20 min)→初次支護(hù)頂板6根錨桿(30 min)→掘進(jìn)機(jī)后退至皮帶機(jī)尾處(10 min)→集中進(jìn)行后續(xù)支護(hù)，頂板8根錨桿、兩幫16根錨桿( 80 min)(頂板后續(xù)支護(hù)多排平行作業(yè)，兩幫同時(shí)由外向里支護(hù))。

2.2 支護(hù)參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，初步確定在頂板圍巖結(jié)構(gòu)完整時(shí)，單次掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺不大于4.0 m;頂板圍巖條件變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)縮小掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺。

2.2.1 初次支護(hù)

巷道開挖后即鋪設(shè)頂板鋼筋網(wǎng)。

(1)錨桿規(guī)格及附件。選用直徑22 mm，長度2.4 m的BHRB335左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，桿尾螺紋為M24×3 mm，螺紋長度150 mm；選用150 mm×150 mm×10 mm的拱形調(diào)心托板，并配有調(diào)心球墊、尼龍減摩墊圈，承載能力與桿體強(qiáng)度相匹配。

(2)錨固方式。每根錨桿采用2支MSK28/330樹脂錨固劑加長錨固，錨固長度不少于700 mm；每根錨桿錨固力巖石中不小于100 kN，煤中不小于50 kN。

(3)錨桿布置。每排打設(shè)9根錨桿，錨桿間距為950 mm，排距1 200 mm。錨桿角度(特殊角除外)與徑向該點(diǎn)巖面垂直，允許誤差不大于15°，間距允許誤差0～±100 mm，排距允許誤差0～-100 mm。

(4)護(hù)表構(gòu)件。采用高強(qiáng)W鋼護(hù)板(#型W鋼護(hù)板)代替原支護(hù)中的W鋼帶，W鋼護(hù)板(厚×寬×長)為4 mm×280 mm×450 mm。

(5)護(hù)網(wǎng)。巷道拱頂采用鋼筋網(wǎng)代替原支護(hù)中的菱形網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)直徑為6 mm，網(wǎng)孔規(guī)格為100 mm×100 mm，網(wǎng)片搭接長度不少于100 mm。一次循環(huán)掘進(jìn)后，拱頂表面必須完成全面鋪網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)，幫部采用原護(hù)網(wǎng)形式。

單個(gè)循環(huán)內(nèi)可布置4排錨桿，初次支護(hù)打設(shè)錨桿數(shù)量不少于12根，并將錨桿預(yù)緊力擰至 400 N·m 后方可進(jìn)行后續(xù)錨桿支護(hù)。

2.2.2 后續(xù)錨桿支護(hù)

后續(xù)支護(hù)可多排平行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)單個(gè)循環(huán)內(nèi)錨桿的平行作業(yè)，減少錨桿支護(hù)時(shí)間。錨桿規(guī)格及技術(shù)要求與初次錨桿支護(hù)要求相同，在開始下個(gè)循環(huán)掘進(jìn)作業(yè)之前，必須將巷道頂板后續(xù)支護(hù)錨桿打齊，并按照設(shè)計(jì)要求完成預(yù)緊工作。

2.2.3 加強(qiáng)支護(hù)

巷道掘進(jìn)過程中，根據(jù)頂板圍巖條件，判斷是否進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。加強(qiáng)支護(hù)形式以錨索支護(hù)為主?？蛇x用直徑17.8 mm、長度6 m的錨索進(jìn)行局部加強(qiáng)支護(hù)。錨索間排距可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行調(diào)整，每2～3排錨桿布置1～2根錨索。

11502運(yùn)輸掘進(jìn)支護(hù)見圖2。

圖2 11502運(yùn)輸巷快速掘進(jìn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)(單位：mm)

2.3 支護(hù)材料

為保證快速掘進(jìn)巷道安全和支護(hù)效果，對(duì)原支護(hù)中的部分支護(hù)材料進(jìn)行了調(diào)整：將等強(qiáng)全螺紋錨桿替換為左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，頂板金屬菱形網(wǎng)改為鋼筋網(wǎng)，頂板較長的W鋼帶替換為安裝靈活方便、剛度較高的W鋼護(hù)板。

3 結(jié) 語

通過優(yōu)化施工作業(yè)流程、科學(xué)調(diào)整工序和支護(hù)參數(shù)，采用“初次支護(hù)+后續(xù)支護(hù)”的工序，增大平行作業(yè)空間，降低一次支護(hù)密度和工作量，多排錨桿平行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)“一班三循環(huán)”作業(yè)模式，提高單進(jìn)水平，每天多進(jìn)6 m，月進(jìn)尺達(dá)420 m，大幅提高了掘進(jìn)速度。經(jīng)礦壓觀測(cè)，到目前為止，巷道頂?shù)装寮跋飵屯旰?，?shí)現(xiàn)了巷道快速掘進(jìn)的目的。

2014-07-04)

葛 勇(1987—)，工程師，271100 山東省萊蕪市。