大斷面切巷機(jī)掘支護(hù)一體化工藝的應(yīng)用

聶垚臻

（晉能控股集團(tuán)云岡礦，山西 大同 037017）

1 概況

同煤集團(tuán)云岡礦12 號煤層406 盤區(qū)8617 工作面煤層的平均厚度為7.2 m，直接頂是中細(xì)粒砂巖和砂質(zhì)頁巖互層，平均煤層厚度為26.73 m，直接底是粉細(xì)砂巖互層，平均煤層厚度為11.44 m，煤層傾角較小，平均3°，屬于緩傾斜煤層[1]。在回采的過程中，由于采掘設(shè)備尺寸較大，安裝過程中需要較大斷面的切巷，尺寸為寬8.8 m，高3.5 m，整個巷道的開采長度為165 m。

2 施工工藝

根據(jù)掘進(jìn)工作面現(xiàn)場情況，確定巷道掘進(jìn)施工工藝主要包括割煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)等[2]。

2.1 截割作業(yè)

采用12CM12-10D 型[3]連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行割煤，按照每進(jìn)尺6 m 循環(huán)一次的方式進(jìn)行，對頂板出現(xiàn)破碎或裂隙比較發(fā)育的地方，按照短距離掘進(jìn)、短距離支護(hù)的方式進(jìn)行，即按照掘進(jìn)3 m 支護(hù)3 m 的方式。在掘進(jìn)過程中確保一次成巷，包括切槽和采垛，操作人員在激光導(dǎo)向儀的作用下，從激光左側(cè)開始進(jìn)刀，在截割深度達(dá)到6 m 時撤回采煤機(jī)，同時將采煤機(jī)調(diào)轉(zhuǎn)到巷道的另一側(cè)，通過激光線確定機(jī)器位置，完成剩余寬度的采垛作業(yè)。具體工序如圖1。

圖1 截割工序示意圖

2.2 截割循環(huán)

采煤機(jī)截割循環(huán)作業(yè)[4]的示意圖如圖2。在截割時先進(jìn)行升刀，將采煤機(jī)的截割頭調(diào)整到巷道的頂板位置，接著進(jìn)行掃頂，將上一刀預(yù)留下的煤皮掃去，接著進(jìn)行進(jìn)刀，將截割頭降低后切入煤層中，然后進(jìn)行割煤作業(yè)，將截割頭自上而下切入到煤層中，在到達(dá)巷道底板后進(jìn)行拉底，使采煤機(jī)向后撤回800 mm，以確保底煤割完，待余煤全部裝完后，將采煤機(jī)的截割頭調(diào)轉(zhuǎn)到巷道頂板處，進(jìn)行升刀，開始下一個循環(huán)作業(yè)。在整個過程中，采煤機(jī)每循環(huán)一刀，工作面會向前推進(jìn)900 mm，在掘進(jìn)工作全部完成后，在巷道右?guī)蛯蜻M(jìn)進(jìn)尺及日期進(jìn)行記錄。

圖2 截割循環(huán)示意圖

2.3 裝煤、運(yùn)煤工序

采用自動化裝煤，在截割時，確保割下的煤落在采煤機(jī)的收集頭機(jī)構(gòu)中，通過爬爪裝載機(jī)構(gòu)連續(xù)不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)，將割下的煤裝到輸送機(jī)中，通過輸送機(jī)來完成裝煤作業(yè)。運(yùn)煤時使用梭車，先將梭車的前方裝滿，然后用輸送機(jī)將煤拉向后方，在梭車全部裝滿后，將煤轉(zhuǎn)送到破碎機(jī)中進(jìn)行破碎，通過膠帶輸送機(jī)將煤輸出。

2.4 支護(hù)

采煤機(jī)在完成一次6 m 的循環(huán)割煤后，將錨桿機(jī)推入，在工作面的空頂處進(jìn)行臨時支護(hù)，然后再進(jìn)行錨桿永久支護(hù)，將錨桿緊固。

2.5 確定空頂距

對巷道頂板進(jìn)行永久支護(hù)時，要確定支護(hù)的最大空頂距和最小空頂距。由于采煤機(jī)在連續(xù)采煤時要留有足夠的進(jìn)刀空間，因此，確保最小空頂距為1 m，考慮安全因素，操作人員不能在空頂下進(jìn)行作業(yè)，因此，確保最大空頂距為7 m。

2.6 各工序相互配合

在正常的循環(huán)采煤作業(yè)中，在梭車停穩(wěn)接煤后，要立即開始進(jìn)行裝煤，梭車要做好及時裝煤的準(zhǔn)備，確保煤裝入梭車車斗時不會撒出來，也不會對跟機(jī)的電纜和水管等設(shè)施造成損壞，在裝卸時能及時運(yùn)走，支護(hù)和掘進(jìn)作業(yè)要同時進(jìn)行。每進(jìn)行一次循環(huán)，要將采煤機(jī)調(diào)整到巷道的另一側(cè)進(jìn)行掘進(jìn)，此時要立即對空頂區(qū)域進(jìn)行錨桿支護(hù)，各工序之間互相協(xié)調(diào)，確保采煤安全，穩(wěn)定產(chǎn)出率。

3 支護(hù)方式

3.1 錨桿支護(hù)

選用Ф18 mm×1700 mm 的螺紋鋼錨桿進(jìn)行支護(hù)，錨桿排距為1000 mm，間距為950 mm，沿巷道的中心線進(jìn)行錨桿布置，每排布置9 根錨桿，采用W 型鋼帶，每根鋼帶之間使用公用的疊加眼，使錨桿和鋼帶對頂板起連接作用。

3.2 錨索支護(hù)

選用Ф17.8 mm×8000 mm 的錨索支護(hù)，錨索沿巷道中心線進(jìn)行布置，每排布設(shè)4 根錨索，排距2000 mm，間距2000 mm，鋼梁眼距為2000 mm。

3.3 錨索組與帶帽點(diǎn)柱工藝

在巷道中間布設(shè)錨索組支護(hù)，采用厚10 mm、長500 mm、寬300 mm 的鋼板為托板，錨索組間留有300 mm 的眼距，使用2 根10 m 的鋼絞線布置在兩排錨索中。為了能及時觀測到巷道頂板的狀況，在兩排錨索中間布置柱距為4000 mm 的帶帽點(diǎn)柱，點(diǎn)柱與錨索組交錯布置。頂板的支護(hù)示意圖如圖3。

圖3 頂板支護(hù)示意圖

3.4 護(hù)幫工藝

采煤幫一側(cè)的護(hù)幫采用可回收的錨桿掛塑料網(wǎng)，古塘幫一側(cè)的護(hù)幫采用普通的圓鋼錨桿掛塑料網(wǎng)，從距離頂板500 mm 處開始，自上而下打兩排錨桿，排距為1100 mm，間距為1400 mm。巷道支護(hù)設(shè)計如圖4。

圖4 巷道支護(hù)設(shè)計

4 應(yīng)用效果

（1）采用配套的施工工藝和支護(hù)工藝，基本實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、錨桿支護(hù)等工藝的連續(xù)化。

（2）采用切巷機(jī)掘一體化作業(yè)工藝后，提高了掘進(jìn)速度，降低了頂板壓力帶來的安全問題，緩解了采掘接續(xù)銜接緊張局面，提高了支護(hù)質(zhì)量和掘進(jìn)效率。