大断面岩巷快速掘进技术的实践研究

勾 宇

（山西潞安集团温庄煤业公司，山西 长治 046308）

1 生产技术条件

山西潞安温庄煤业成立于2007年，由潞安集团与温庄联营煤矿重组成立。近期潞安温庄煤矿采用正台阶一次成巷施工方法，先后完成了西大巷延长段、西一扩区胶带下山、西翼人行车等候室、东翼辅助进风巷、西一采区石门胶带绕道等不同地质条件、不同设计要求的巷道掘进工作。

1.1 主要工程概况

（1）西大巷延长段，全长408m，巷道毛宽4.4m，毛高3.7m，掘进断面积15.94m2，按中、腰线施工；岩性以硅质胶结的中、细砂岩为主，裂隙发育，岩石硬度系数f=6～8；采用全断面锚网、喷浆联合支护形式，锚杆间排距为0.8m×0.8m，呈矩形布置，喷射混凝土厚度不小于100 mm。

（2）西一扩区胶带下山，全长394m，巷道毛宽4.4m，毛高3.6m，掘进断面积14.05m2，按中、腰线施工，下山倾角22°；岩性以硅质胶结的中、细砂岩和砂质泥岩为主，岩石硬度系数分别为f=6～8、f=3～5，岩层内含砂岩裂隙水，涌水量3～5m3/h，随掘进距离的延长涌水量逐渐加大。迎头采用风动潜水泵排水，粑矸机上方采用电动潜水泵多级排水；采用全断面锚网、喷浆联合支护形式，锚杆间排距为0.8m×0.8m，呈矩形布置，喷射混凝土厚度不小于100mm。

（3）西翼人行车等候室，全长250m，巷道毛宽5.lm，毛高4.05m，掘进断面积18.3m2，按中、腰线施工。施工包括水仓改造巷和人行车通道2个三岔门，三岔门最大跨度8.564m，最大高度5.382m，最大掘进断面积38.9m2；岩性以砂质泥岩为主，岩石硬度系数f=4～6左右，裂隙发育，有3条落差1～5m的断层，并穿过7#煤层。采用全断面锚网、喷浆联合支护形式，锚杆间排距为0.8m×0.8m，呈矩形布置，喷射混凝土厚度不小于100mm，在断层破碎带及穿煤层施工时，采用全长2.0m的加长锚杆，锚双层钢筋网，锚杆间排距改为0.6m×0.6m，喷射混凝土厚度不小于150mm。

（4）东翼辅助进风巷，全长753m，上、下部车场掘进断面16.32m2，斜巷掘进断面11.35m2，采用全断面锚网、喷浆联合支护形式，锚杆间排距为0.8m×0.8m，呈矩形布置，喷射混凝土厚度不小于100mm。

（5）西一采区石门胶带绕道，全长165m，下部车场掘进断面14.44m2，斜巷掘进断面10.73m2，采用全断面锚网、喷浆联合支护形式，锚杆间排距为0.8m×0.8m，呈矩形布置，喷射混凝土厚度不小于100mm。

1.2 开采工艺装备

全断面钻眼使用CMJ2-27型履带式全液压掘进钻车，钻眼完成后仍由人工装药进行爆破，然后通过ZWY-150/55 L型履带挖掘式装载机配合转载运输机和DSJ80型可移动式胶带运输机出渣，整个循环除装药和爆破以外，其余钻眼、出渣、移动设备全部采用机械化作业，缩短正规循环工时，提高了掘进效率。另外，为了预防出渣系统或主煤溜沿线故障影响正常生产，充分利用现有设备减少外界影响因素，在出渣系统后部增设梭式矿车，保证在前部出渣系统发生故障的情况下，工作面仍能不间断生产，待前部出渣系统恢复运行后再卸出。

2 大断面岩巷快速掘进技术的施工工艺

正台阶一次成巷施工法把正台阶分层施工工艺与一次成巷相结合，以预留适当的正台阶作为作业平台，在便于施工人员作业的情况下，实现一次成巷。

2.1 预留施工平台

巷道掘进时采用分层打眼，一次装药联线爆破，形成正向台阶。在具体施工过程中，如平台长度过短，不便于人员在上面作业，且在与出矸平行作业时工作面作业人员安全无法保证；如施工平台长度过长，将使一次施工段长变短，非掘进时间相应延长，影响掘进速度。因此，确定适当的施工平台长度相当重要。在施工中，经过反复试验和比较，最后确定预留5m施工平台。预留施工平台如图l所示。

图l 预留施工平台示意图

2.2 工艺顺序

施工的工艺顺序：打眼→装药放炮→初喷→扒矸→锚网→复喷，出矸与打眼平行作业。

2.3 施工要求

施工中，上层掘进高度以方便打眼作业为宜，严格控制在2.2m左右，施工平台的长度始终控制在5m左右。爆破后进行敲帮问顶，找净裸露顶板的浮矸后喷浆50mm，再耙施工平台上及附近的矸石，将其堆积在耙矸机的前方，然后在迎头的拱部和平台后方的帮部分别打锚杆及锚网，锚网后再喷浆成巷，成巷工作必须在当班完成，每个循环结束后都必须达到永久支护的要求。

3 工程施工管理制度的研究

3.1 每班作业量的确定

在确定循环进尺前。除综合考虑巷道所处岩层的岩性、顶板状况及支护技术要求的锚杆间排距外，还应根据排歼量、车皮供应量、排矸速度及一次成巷速度来确定循环进尺，以保证每个循环崩落的歼石在当班基本排净，做到清底交班，为下一班的生产创造良好条件。每米巷道（以西大巷延长段为例）的歼石量为：

式中：

V1-每米巷道的体积，m3；

K-岩石碎胀系数；

η-矿车装满系数；

V2-矿车容积，m3。

当循环进尺为1.6m时，矸石量为56.7车，综合以上各种因素，在编制《西大巷延长段掘进作业规程》时确定了每循环进尺为1.6m。同理，可确定西一扩区胶带下山施工循环进尺为l.2m，而施工西翼人行车等候室时，由于施工地点距井口近，车皮供应比较充足。因此，确定在顶板完整时循环进尺1.6m，过断层破碎带、煤层及施工交叉点时循环进尺为l.2m。循环进尺确定以后，就可以规定一个循环的工作量，在西大巷延长段施工时。每小班出矸量50～55车，喷浆6车，打锚杆的数量为22根，每班完成一个循环。实践证明，所规定的作业量，既能做到饱满，不浪费工时，又不至于使工人劳动强度过大，实现了均衡稳定生产，保证了较高的掘进速度。

3.2 合理组织施工

因巷道断面较大，施工线路长，在安排施工时应尽量多个工序平行作业。掘进面装药放炮时，3～5人在料场进行拌料、装料，使拌料、装料与装药、放炮平行作业。放炮后，2～3人审顶，5～6人准备初喷，2～3人准备出矸，使审顶、准备初喷、准备出矸平行作业。审顶结束后即开始初喷，初喷结束后立即进行临时支护、扒矸、出矸。达到支护高度后进行锚网作业，锚网作业时，先靠正顶及一帮锚网；同时，3～5人在料场进行拌料、装料，准备复喷。各岗位、各工种“手拉手、口对口”进行交接，特别是安全生产、工程质量、文明生产都必须进行明确交接，双方签字确认。由于管理制度到位，执行制度严格，各班均能做到科学合理组织生产.在规定的时间内完成规定的工作量，既不欠产，也不允许超产，保证了正规循环。

3.3 做好质量控制

不断改进光面爆破技术，严格控制周边眼的眼距和装药量，将周边眼的眼距控制在400mm以内，杜绝了超挖和欠挖现象，既保证了喷层厚度，又最大限度地节约了支护材料。同时，必须保证锚杆角度、锚杆数量和锚网、联网质量。制定严格的内部质量标准和区队质量管理制度，施工的主要巷道规定净宽大于设计30mm，而不得大于设计80mm。当班必须锚喷成巷，并且必须拉线喷射混凝土，做到表面光滑，高质量的一次成巷。

4 结论

大断面岩巷快速掘进技术对提高整体巷道稳定性、推进巷道施工掘进方面可起到十分积极的作用。温庄煤业采取上述措施后，西大巷延长段及相关巷道掘进速度大幅提高，8月份单头掘进成巷92m，折合标准断面118m。刷新了潞安温庄煤矿岩巷掘进的新纪录，为以后在砂质泥岩、中粒砂岩中掘进下山巷道的安全、快速施工奠定了坚实基础；同时，避免了斜坡道的出矸任务，保证了施工安全。为同类地质条件下岩巷快速施工提供了宝贵的借鉴经验。