制约掘进工作面快速掘进的影响因素及应对办法

潘小军

（华亭煤业集团有限责任公司陈家沟煤矿，甘肃 平凉 744100）

1 概况

陈家沟矿进入八采区深部开采后，受工作面采掘扰动影响，巷道支护困难，局部巷道出现失修，导致掘进速度慢、作业工效低。尤其8511 工作面运输顺槽邻近8513 综采工作面，煤柱宽度仅为6m，八采区相邻掘进工作面掘进至800 ～1600m 时巷道变形失修严重、支护困难，导致局部区段巷道物料运输和行人空间不畅，需要长时间停掘维修巷道。而在8511 工作面两顺槽根据煤层结构、应力分布规律及现场实践检验，采用差异化支护技术保证了巷道支护参数合理、支护结构稳定。

2 影响巷道快速掘进的因素

2.1 掘进工序多、支护时间长

该矿煤层具有赋存条件差、夹矸层数多、煤爆声频繁、煤体松软破碎等特点。按照单班8h 计算，掘进准备和收尾约1h，单班掘进三个循环2.4m，三个循环出煤用时1.5h，打注超前锚索10 套，用时1h，单根锚杆5min、锚索25min，共计用时5h，加之辅助运输、材料搬运等工序影响，为此巷道支护时间长是影响巷道掘进的主要因素。该矿掘进时将采用锚杆钻车代替人工支护作业。

2.2 煤层结构复杂、支护难度大、运输工序多

该矿煤层赋存条件差，巷道变形大，提高了巷道支护密度由原来每排19 套锚杆锚索，增加到25套。在增加支护密度的同时增大了支护难度，占用了作业时间，而使用锚杆钻机支护速度慢，支护材料及附件需人工搬运，劳动强度大，运输环节多，作业效率低，严重影响巷道掘进速度。同时新老工人接替变换比较频繁，职工操作不熟练，导致掘进工效低。

2.3 作业环节多、运料距离远

由于巷道起伏不平，材料、设备、配件等运输难度大，巷道内辅助运输工具为无极绳绞车，但随着工作面延伸无极绳绞车运输也有一定局限性。受巷道底鼓影响无极绳绞车尾轮始终滞后掘进工作面150m 左右，轨道不能及时延伸。距工作面300m 范围内的物料需人工搬运，增加了职工的劳动强度，影响了作业效率，加剧了安全管理难度。

2.4 设备搬迁更换频繁、布置多

由于八采区各区段巷道设计长度均在2500m，工作面掘进开口段设备布置多，需多台刮板输送机与胶带输送机配合使用，制约了掘进速度。同时设备拆除、更换、搬迁频繁，维护及操作人员投入多，设备维护检修难度大，导致掘进工效低。

3 应对办法

根据八采区相邻工作面掘进、回采期间的应力分布规律、存在问题和周边矿井的管理经验，并结合该矿生产实际进行综合考虑，决定对8511 工作面两顺槽进行优化调整。主要对巷道布置、巷道断面、支护方式和支护参数的选择、掘进方式等方面进行了分析研究，确保工作面布置合理、经济可行。

8511 两顺槽巷道宽度由原来的4.6m 调整为5.4m。对于较大变坡点、局部出现褶曲范围内巷道底鼓严重，出现一定的顶板下沉，掘进期间及工作面安装前期需要多次整修，原来巷道高度3.6m，适当提高了巷道高度0.4m，掘进高度最终达到4m，巷道断面积由原来15.6m2调整至20m2。通过增大巷道断面预留了巷道变形空间，尤其在巷道顶部由原来3 套规格为Φ17.8-8300mm 的普通锚索调整为5 套规格为Φ22-7300mm 的强力锚索，两帮没有补强锚索增加了7 套规格为Φ22-4300mm 的强力锚索，在巷道两帮下角增加了2 套Φ22-4300mm的强力锚索，并将锚杆预紧力矩由原来220N·m 增加到400N·m，锚索预紧力由原来20MPa 增加至40～50MPa。在应力较为集中区域和薄弱环节采取了加强支护，施工时采用分段、分区域支护的方式，通过提高支护密度及支护强度，能够有效控制巷道围岩变形，提高了巷道支护质量。

原有工作面开切眼掘进后，帮部变形量达到0.2m 以上，安装期间支架转向困难，致使部分支护体被破坏，支架前探梁与帮部接触碰撞，需要重新移动、调整方向，且支护密度小、跨度大，开切眼中段顶板下沉最大量达到0.8m，需维修后才能具备安装条件。将8511 工作面开切眼掘进宽度由原来的7.5m 增加至7.8m，掘进高度又原来的3.3m 调整至3.7m，采取分段、分区施工，并优化了巷道施工参数、提高了支护密度。各施工参数满足要求，有效抑制巷道变形，减少巷道维修、劳动强度，提高了巷道利用率及掘进工效，巷道支护参数整体合理、受力均匀、结构稳定、安全可靠，对围岩控制效果明显。

4 结论

（1）工作面设计紧凑、布局合理、科学经济，采用一次性布置设计的原则，适当增加巷道断面尺寸，预留巷道变形空间，并将各类硐室集中布置，采用一次施工，辅助运输设备安装满足采掘期间运输条件，避免二次扩刷巷道，保证一次性投入，减少管理难度，降低安全风险。

（2）将锚杆的预紧力矩由原来的220N·m 增加到400N·m，将锚索的预紧力由原来的20MPa 增加至40～50MPa，提高了锚杆锚索的支护强度，确保巷道围岩稳定。

（3） 巷道顶部由原来3 根规格为Φ22-7300mm 的锚索调整为5 根规格为Φ22-7300mm 强力锚索，巷道两帮增加了7 根规格为Φ22-4300mm的锚索。通过提高支护密度，能够有效控制巷道围岩变形，减小了巷道后期维修工程量。

（4）掘进工作面200m 范围内安装单轨吊，解决了该范围内材料、配件等运输难题，优化现场劳动组织，降低了职工劳动强度，提高了掘进工效。