2401皮帶順槽大斷面煤巷掘進(jìn)施工工藝

陳建勇

（山西宏宇誠鑄建設(shè)工程有限公司，山西 朔州 038300）

馬道頭煤業(yè)屬于千萬噸礦井，礦井每年新掘進(jìn)巷道2萬米左右。由于開采的煤層厚，巷道掘進(jìn)斷面大，存在掘進(jìn)效率低下、采掘接替矛盾突出、作業(yè)人員進(jìn)入到作業(yè)面耗時長等問題，影響工作效率[1]。如何在礦井現(xiàn)有設(shè)備條件下提升巷道掘進(jìn)效率，是礦井生產(chǎn)過程中急需解決的問題。根據(jù)礦井實(shí)際情況，提出采用機(jī)械化措施提升礦井掘進(jìn)效率，針對厚煤層圍巖控制困難問題，提出強(qiáng)頂板支護(hù)措施，現(xiàn)場應(yīng)用效果顯著。

1 工程概述

北四盤區(qū)2401皮帶順槽主要用于8401采面運(yùn)輸、行人等，設(shè)計(jì)長度1238.62m，沿3-5#煤層底板掘進(jìn)。3-5#煤層全厚度18.48～21.35m，均值20.15m，含1-7層炭質(zhì)泥巖夾矸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3-5#煤層瓦斯含量低，煤層為自燃煤層，煤塵具有爆炸性。巷道位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 掘進(jìn)巷道位置關(guān)系

根據(jù)鉆探資料，2401皮帶順槽掘進(jìn)范圍內(nèi)的3-5號煤層賦存穩(wěn)定，位于一單斜構(gòu)造（傾向287°，走向17°），煤層傾角在3°左右，煤層底板從巷道開口處開始逐漸下降。依據(jù)地震勘探資料，2401皮帶順槽掘進(jìn)范圍內(nèi)構(gòu)造簡單，在巷道掘進(jìn)前方存在DFN75逆斷層（H=0～5m），在該斷層影響下，附近煤層、巖層破碎，給巷道掘進(jìn)及支護(hù)帶來一定影響。

2 巷道掘進(jìn)施工工藝

2.1 掘進(jìn)工藝

2401皮帶順槽掘進(jìn)采用綜掘方式，煤矸石采用帶式輸送機(jī)運(yùn)送。掘進(jìn)工藝流程為：掘進(jìn)前安全檢查→綜掘機(jī)割煤→煤、矸石裝運(yùn)→安全檢查→掘進(jìn)面臨時支護(hù)→永久支護(hù)→帶式輸送機(jī)延伸。

2.2 掘進(jìn)方式

掘進(jìn)機(jī)（EBZ-200）從迎頭左下角開始，進(jìn)到截割頭鉆進(jìn)煤層1m后，掘進(jìn)機(jī)鏟板下方與巷道底板密貼作為前支承點(diǎn)，將掘進(jìn)機(jī)后支撐部下方與底板貼合作為后支撐點(diǎn)。按照預(yù)先設(shè)計(jì)的截割順序，對掘機(jī)面煤巖層進(jìn)行截割，形成矩形斷面。在對上部懸露頂板進(jìn)行臨時支護(hù)后，再次啟動掘進(jìn)機(jī)從迎頭左下角進(jìn)刀，進(jìn)尺量為1m，鏟板以及后支撐部依次下放作為綜掘機(jī)支撐點(diǎn)，按照設(shè)計(jì)順序完成對掘進(jìn)迎頭下部煤巖體截割。在對迎頭下部煤巖體截割時，巷幫位置垂直切割，底板水平切割，直至與仰頭上部平直。依次循環(huán)完成對巷道迎頭煤巖體截割[2-4]。

2.3 裝載與運(yùn)輸

煤、巖石裝載和運(yùn)輸通過轉(zhuǎn)載機(jī)與帶式輸送機(jī)相結(jié)合方式，材料、設(shè)備等運(yùn)輸使用無軌膠輪車運(yùn)輸[5-7]。輸送方式如表1所示。

（1）運(yùn)煤（巖）路線

前期：ZL16EFB防爆裝載機(jī)裝煤（巖）→北四盤區(qū)皮帶巷300m固定皮帶→北四盤區(qū)一聯(lián)巷渦輪皮帶→北四盤區(qū)輔運(yùn)巷DSJ 1000皮帶→主斜井強(qiáng)力皮帶→地面。

后期：EBZ-200綜掘機(jī)系統(tǒng)→北四區(qū)盤2401皮帶順槽DSJ 800皮帶→北四皮帶巷DSJ 1000皮帶→主斜井強(qiáng)力皮帶→地面。

表1 裝載、運(yùn)輸設(shè)備及運(yùn)輸方式

（2）人員進(jìn)、出工作面方式及物料運(yùn)輸

① 人員進(jìn)、出工作面方式。所有施工人員進(jìn)、出工作面統(tǒng)一乘坐WC20R（A）型無軌膠輪車。

② 物料運(yùn)輸。物料采用WC3J型無軌膠輪車從地面運(yùn)輸至掘進(jìn)工作面，具體的運(yùn)輸線路為：

前期：地面→副斜井井筒/下料孔→運(yùn)輸大巷→北四盤區(qū)輔運(yùn)巷→聯(lián)巷→盤區(qū)皮帶運(yùn)輸巷→2401皮帶運(yùn)輸順槽→掘進(jìn)工作面。

后期：地面→副斜井井筒/下料孔→運(yùn)輸大巷→盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷→輔運(yùn)聯(lián)巷→2401皮帶運(yùn)輸順槽→掘進(jìn)工作面。

2.4 巷道支護(hù)方式

（1）臨時支護(hù)方式

掘進(jìn)臨時支護(hù)采用機(jī)載前探梁，控頂距控制在0.3～1.2m間，下兩排錨桿滯后工作面不大于15m，煤壁破碎時緊跟掘進(jìn)工作面。噴漿段初噴緊跟工作面，復(fù)噴允許滯后40m。工作面?zhèn)溆盟母魄疤搅杭跋鄳?yīng)的枕木和木楔作為備用臨時支護(hù)。

（2）永久支護(hù)

錨桿：規(guī)格為Φ22mm×2400mm螺紋鋼錨桿，頂板及巷幫間排距分別為800mm×900mm、1000mm×900mm，錨桿支護(hù)采用規(guī)格為130mm×130mm×10mm鋼托盤，錨固劑采用2支，型號為MSK2360及MSZ2360。錨桿錨固總長1500mm，其中MSZ2360錨固劑在錨桿外端、MSK2360錨固劑錨固錨桿里端，施加預(yù)緊力控制在220N·m以上，錨固力不低于150kN，巷道底部兩排錨桿支護(hù)滯后迎頭不超過15m。

錨索：中間組合錨索（五孔）規(guī)格為Ф17.8mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，1#：L=10300mm，2#～5#：L=8300mm，鋼托盤600×600×16mm；兩側(cè)錨索為Φ17.8×8300mm鋼絞線，布置方式為二二，鋼托盤250×250×16mm，間、排距均為1800mm。

巷道頂板角錨索為Ф17.8×4500mm鋼絞線，布置方式采用二二方式，間距5000mm，排距1800mm，并呈現(xiàn)60°外插角。每根錨索采用3支錨固劑，錨固總長2.1m，1支MSK2360錨固劑錨固錨索里端，2支MSZ2360錨固劑錨固錨索外端，錨索預(yù)先施加張緊力控制在15t以上，抗拔力在27t以上。

金屬網(wǎng)：頂部均選用Φ6mm的冷拔鋼絲焊接加工制作，規(guī)格2400×1200mm，網(wǎng)格為100×100mm，網(wǎng)片搭接≥200mm。幫部采用8#鋼筋制作而成菱形網(wǎng)，網(wǎng)片間搭接長度控制在200mm左右，并用16#號鐵絲綁扎。

W鋼帶：頂板選用規(guī)格5200×250×3mm的W型鋼帶，孔距900mm，幫部W型鋼護(hù)板規(guī)格為450×250×5mm。

底板硬化及水溝：鋪設(shè)混凝土厚度100mm，砼強(qiáng)度等級均為C30。具體永久支護(hù)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 巷道永久支護(hù)設(shè)計(jì)

3 結(jié)語

2401皮帶順槽掘進(jìn)采用綜掘作業(yè)，行人以及材料運(yùn)輸采用無軌膠輪車，掘進(jìn)工作面的機(jī)械化、自動化程度高，巷道掘進(jìn)、煤矸運(yùn)輸、人員工作以及材料運(yùn)輸效率都得到顯著提升。掘進(jìn)工作面沿3-5煤層底板掘進(jìn)，針對巷道圍巖性質(zhì)提出的巷道圍巖控制方案在確保圍巖穩(wěn)定基礎(chǔ)上減少了巷道支護(hù)工作量。采用提出的掘進(jìn)方案以及圍巖控制措施后，井下作業(yè)人員從地面到作業(yè)場所耗時從以往1.2h縮短至45min，巷道月掘進(jìn)量保持在480m左右，保持了較高的掘進(jìn)速度。