大倾角复合顶板巷道快速掘进在香山矿的研究与应用

饶晓旭

摘要：巷道掘进是一个综合的施工工艺，它不仅取决于掘进设备先进程度，而且与各生产工序组织紧密相关。巷道的掘进速度直接影响了煤矿的开采速度，因此提高巷道快速掘进具有重大意义。本文以平煤股份香山矿戊9-0-22160机巷的掘进及支护为背景，针对原有掘进工作面掘进施工技术工效低，进尺少，总体费用高的严峻现

状，开展快速高效施工研究。

关键词：复合顶板 快速掘进 研究应用

1 工程概况

香山矿处于平顶山矿区井田边界，煤层地质条件较复杂，赋存条件变化大，煤层倾角在-400m标高以上均大于35度，局部煤层倾角达45度以上。而且煤层地质构造变化快。大倾角回采巷道的机械化快速掘进目前在相类条件下还未创出较高水平，一般单头单进都在220m以内。

戊9-0-22160机巷净宽4600mm，下帮净高2700mm，巷道沿戊10顶板施工，戊9-0煤层在-450m以下水平开始出现分层，戊9煤厚0.7～0.8m左右，戊10煤层厚度在2.2m左右，煤层间距4.5～5m，巷道顶板条件较差，岩性为泥岩、炭质泥岩。原类同巷道采用锚网索联合支护方式。锚杆直径22mm，锚杆长度为2200mm，间排距700mm×700mm，锚索直径17.8mm，锚索长度为6000mm，钻孔直径均为28mm，锚索呈五花型布置，间距1600×2100mm，巷道支护形式为锚网索联合支护方式，巷道掘进方式为综合机械化掘进。

2 影响巷道快速掘进的因素

煤矿巷道的掘进生产是一项综合性施工工艺，其掘进速率受到多重因素的综合影响，如工程地质条件、装备先进程度、技术水平高低及施工工序的紧凑程度等，因此科学有效的生产组织管理可显著提升巷道掘进速度。

3 优化施工设计施工管理和施工工艺

3.1 支护设计参数优化 我们与高校合作，通过现场岩石采样，对戊9-0-22160机巷顶底板岩石的物理力学参数进行严格试验，真实的反映了岩石的力学特性，然后采用数值模拟计算，同时结合工程类比的方法进行设计，通过对两种方法进行取长补短，在一定程度上提高支护的可靠性。

我们设计制定了四种支护方案，从围岩应力、位移、围岩塑性范围、锚杆和锚索受力等方面对4种方案进行数值模拟计算，分析了在不同锚杆间排距支护方式下围岩的稳定性，进而在一定程度上选择合理的支护方案。并通过现场实验，结合现场的实际情况，对锚杆的布置，以及使用钢带的规格等进行综合考虑，最终确定了锚杆间排距900mm、锚索间排距2000×1800mm的锚、网、索加W钢带的联合支护方式。

3.2 施工工艺和管理的分析与优化 通过现场写实，针对现场割煤、支护等工艺流程中出现的无效时间多，准备时间长，操作时间短等现象，我们利用工业工程现场分析和改善原理，对现场的不同的施工程序进行五五法分析和设疑法分析，对现场的施工工艺进行改善，以提高掘进效率。

3.2.1 提出了5个掘进平行式作业管理。①顶板和两帮支护平行作业。②锚索和后路两帮下部锚杆平行作业。③后路准备与掘进机割煤平行作业。④支护和延设皮带平行作业。⑤掘进机维修和支护平行作业。

3.2.2 现场施工工艺和管理改进方法。①加强管理人员和施工作业人员的技术培训，提高作业技术素质，保证施工质量。②在现有条件允许的范围内，尽量延长平行作业时间，严格按照5个平行式作业施工。③充分发挥综掘机效能，细化综掘机切割顺序和检查、维修时间。④积极引进新装备、新技术，提高掘进效率。⑤实行定岗、定位工作制，使任务到人，责任到人。⑥通过对施工队进行综合组织，在一个施工队内，组织掘进、支护、运输、机电等人员，进而对施工进行统一指挥，一旦施工受到事故的影响和制约，可以进行统一调度，进而在一定程度上缩短事故影响时間。⑦加强出勤管理，在快速掘进作业时，人力在快速掘进中是第一位的，掘进效率的提高在很大程度上还要靠人员的作业效率，因此，在对快速掘进中的出勤管理环节上必须做好工作。

4 围岩变形观测

在巷道施工完毕之后，通过采用巷道锚网索进行支护控制的巷道顶板及两帮，具有较好的完整性，虽然巷道围岩在一定程度上出现较大的变形，但是，顶板并没有出现明显的离层，在顶板表面并没有出现大的裂隙等现象。巷道两帮煤体出现整体移动，巷道两帮表面因巷道掘进而形成的裂隙发育不明显，锚杆和锚索受力均在合理的范围之内。

5 总结

实现快速掘进需要根据工程实际情况，合理制定设计和施工方案，加强对掘进工作面的现场管理，加强机械化强度，同时也要进行相应的培训和学习，制定合理的考核管理和激励机制，从而提高工作效率。

快速掘进方案实施后，施工速度由原来的230m/月提高到420m/月。对于整条巷道来说，巷道全长1365m，原计划工期为6个月，按照快速掘进施工设计施工后工期仅3.25个月，提前2.75个月形成工作面。按每月产量为5万吨，煤炭价格为500元/吨，这样可提前见到效益2500万元/月，再加上改进后支护方案相对以前方案所节省的材料费用，经济效益相当可观。

参考文献：

[1]白景峰.浅谈在煤巷掘进中的快速综掘技术[J].锚杆支护，2007（02）.

[2]张吉春.煤矿开采技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007：173-175.

[3]张林杰.浅谈在煤巷掘进中的快速综掘技术[J].装备制造，2009（04）.