順槽掘進快速施工工藝研究實踐

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摘要：針對順槽巷道頂板支護進行改革，推廣全錨索支護頂板。通過在巷道掘進施工設備配套、循環(huán)作業(yè)模式、勞動組織、市場化運作、勞動管理等方面的創(chuàng)新優(yōu)化，促進安全高掘快掘隊的創(chuàng)建，順利實現(xiàn)了順槽巷道的快速施工，月最高進尺680m。

關鍵詞：綜掘；快速；施工；優(yōu)化

1巷道概況

新汶礦業(yè)集團公司福城煤礦1302N上下巷位于福城煤礦+850m水平，斷面規(guī)格（矩形）：凈寬×中凈高=4.0m×3.5m，S凈=14.0m2，S荒=15.1m2。掘進巷道位于3層煤內(nèi)，巷道設計全長4060m。巷道沿5煤底板掘進，主要位于5煤內(nèi)，煤厚3.09m，上為厚度1.15m的泥巖，再上為3上煤，厚度1.80m。底板為含炭泥巖，厚度0.65m，再下為粉砂巖，厚度6.89m。

2合理便捷的支護

（1）臨時支護臨時支護的前探梁采用長不低于5.0m的三寸鋼管制作，吊環(huán)用厚7mm的鋼板制作，每根前探梁用2個吊環(huán)懸掛，上吊環(huán)的錨桿留有40~80mm絲扣，確保吊環(huán)的牢固[1]。巷道臨時支護圖如圖1、圖2所示。臨時支護便于移動，支撐有效，減少了臨時支護時間。（2）永久支護一般的巷道支護多采用錨桿、索配合支護，為了便于施工組織管理，決定采用相對單一的錨索支護，在施工組織、質量管控方面更加便捷。頂板采用錨索配“W”鋼帶+鋼筋網(wǎng)支護，錨索分為普通錨索及礦用注漿錨索兩種，成排成行交互布置。普通錨索采用1×7的鋼絞線制作，規(guī)格為Ф17.8mm×L4200mm；注漿錨索采用SKZ22-1/1860型錨索，規(guī)格為Ф22mm×L4200mm；錨索間排距1000mm×1000mm。兩幫采用錨桿配雙向拉伸塑料網(wǎng)支護，錨桿采用MSGLD-335等強螺紋鋼式樹脂錨桿（Ф20mm×L2000mm），間排距1000mm×1000mm，成排成行布置。巷道兩幫錨桿垂直打設，底角錨桿與水平呈10~30°打入[2]。巷道永久支護圖如圖3所示。

3巷道快速掘進的關鍵技術問題

3.1工序組織

巷道直接采用EBZ-260型綜掘機機掘法施工，綜掘機搭接二運搭接皮帶出矸。截割完迎頭后，聯(lián)網(wǎng)、上鋼帶、前移前探梁，然后退機臥底。將綜掘機停電閉鎖后，配備液壓錨桿鉆車，打設巷道頂板、側幫上的錨桿孔、錨索孔等工序[3]。

3.2液壓錨桿鉆車

采用液壓錨桿鉆車進行打設頂板及兩幫的錨桿眼，機械化作業(yè)，施工安全高效，工人勞動強度低，實現(xiàn)巷道掘進支護快速、高效、機械化。

3.3移動料車

1302N上下巷隨施工料場距迎頭距離的增加，運料工作量增大。為了降低職工勞動強度，提高工作效率，制作移動式物料集裝箱。采用四個承載輪掛在單軌吊梁，運用集裝箱將每班使用的支護材料裝好，利用單軌吊運至綜掘機電纜框處。通過移動料車跟迎頭，杜絕皮帶運輸物料，杜絕人工扛運物料，降低職工勞動強度，提高現(xiàn)場施工效率及安全系數(shù)。

3.4風水軟管自移裝置

掘進工作面距迎頭30m范圍內(nèi)的風水軟管，每班支護迎頭時需人工拖拽至迎頭，迎頭完成支護后需人工拖拽并順幫吊掛整齊，拖拽費時費力，職工勞動強度大。為降低職工勞動強度，提高現(xiàn)場施工效率，使用60mm槽鋼及30mm角鐵焊接跑道，使用100mm槽鋼焊接三角撐，在跑道上安裝滑輪（滑輪下部焊接固定螺栓，使用時將風水軟管通過扁鐵及螺帽固定在滑輪上）。使用時將三角撐固定在下幫第一根錨桿上，將跑道使用螺栓固定在三角撐上（滑輪距巷道底板1.5m左右），使跑道距幫40cm（保證幫部支護不妨礙風水軟管前后滑動），每個滑輪之間預留風水管路約3m，最前一節(jié)跑道距迎頭始終5~10m左右。使用時直接往前拖拽風水軟管自行前移，杜絕每個支護循環(huán)人工拖拽、貼幫吊掛風水軟管，降低了職工勞動強度，提高現(xiàn)場施工效率[4]。

3.5快速、循環(huán)漲拉裝置

井下在電纜、風筒吊掛前須漲拉一道鋼絞線。為實現(xiàn)鋼絞線快速漲拉，解決采用手拉葫蘆的施工限制，研究出了快速、循環(huán)漲拉裝置。設備由兩節(jié)槽鋼、1m長錨桿及兩個錨桿帽組成，設備輕巧，操作方便。循環(huán)漲拉裝置需兩個裝置交替使用。

3.6巷道后輔助工程合理組織

成立服務小分隊，使用小型挖掘機配破碎錘施工水溝、臥底等后尾工程，優(yōu)化施工人員，提高人工效率。優(yōu)化后，從原來的每個班3~4人打挖水溝，每班最高18m，提高到2~3人，每班最高35m以上[5]。4結論1302N上下巷綜掘施工中，采用單一化支護設構如圖1所示。

4二次切眼支護施工方案

在進行二次切眼支護施工時，為了降低施工的難度，選擇在一次切眼的基礎上向南擴二次切眼，由西向東作業(yè)。在10206回風順槽東幫開口后由西向東沿煤頂板掘進，掘進方位角為90°。在巷道開口25m處采用爆破落煤、人工裝煤、30型刮板運輸機運煤，剩余切眼采用掘進機配合皮帶運煤（矸）。擴幫掘進時，每班需提前將掘進頭區(qū)域往東20m范圍內(nèi)第一次切眼29U型鋼棚梁下架設3.6m的π梁，距梁頭900mm。π梁下支設2.5m的單體液壓柱，單體柱必須支設在實底上，保證一梁四柱[4]，單體柱支設在π梁與U型鋼梁交叉處，然后拆除原29U型鋼棚腿。單體柱用專用防倒繩與U型鋼棚連鎖，做好防倒措施，保證單體柱初撐力不小于11.4MPa，所有單體柱均穿柱鞋。由于二次切眼支護施工為在一次切眼施工方案基礎上進行，而且以錨桿、菱形護網(wǎng)配合鋼棚聯(lián)合支護的結構，各支撐部件均為標準支護結構，分散后的體積、重量小，便于進行組合，井下運輸方便。在10206綜采面進行支護的過程中，支護人員數(shù)量僅需10人，在兩天內(nèi)即完成了全部160m的支護，效率比傳統(tǒng)支護方案提升了40%以上。由于采用了組合支護結構，在后期的拆卸過程中的效率也優(yōu)于傳統(tǒng)的支護方案。通過對二次切眼支護區(qū)頂板下移量的分析，最大下移量為34mm，遠小于29U型鋼的最大變形量，極大地提升了綜采作業(yè)過程中的支護穩(wěn)定性。

5結論

針對金達煤業(yè)傳統(tǒng)支護方式的支護工序多、效率低、經(jīng)濟性差的缺陷，提出了一種新的二次切眼支護技術方案。二次切眼選擇跨長為3.3m的礦用29U型鋼，鋼棚間距0.5m，能夠滿足10206綜采面在最大來壓情況下的支護穩(wěn)定性和可靠性需求。以錨桿、菱形護網(wǎng)配合鋼棚聯(lián)合支護的結構，靈活性高，支護效率比傳統(tǒng)支護方案提升了40%以上，組合式的支護結構在后期的拆卸過程中的效率也優(yōu)于傳統(tǒng)的支護方案。二次切眼支護結構能夠將頂板的最大下移量維持在34mm以下，完全滿足井下支護穩(wěn)定性的需求。

【參考文獻】

［1］張忠國.煤巷快速掘進系統(tǒng)的發(fā)展趨勢與關鍵技術[J].煤炭科學技術，2016，44（01）：77-80．

［2］楊濤.煤礦巷道掘進工藝及裝備的發(fā)展分析[J].機械工程與自動化，2018（05）：65-67．

［3］趙志強，賈后省，王志剛，等.大采高超大斷面切眼長錨桿錨索組合支護技術[J].中國煤炭，2013，39（11）：67-71.

［4］潘偉明.大采高綜采工作面大斷面切眼支護技術研究[J].中國煤炭，2016，42（06）：51-53+62.

作者：王新強 成琦 張秀平 單位：內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司