半煤岩大断面巷道快速掘进施工工艺

梁建明

（山西潞安集团蒲县新良友煤业有限公司，山西 临汾 041200）

复杂条件下大断面巷道在掘进过程中，受施工工艺、地质条件等限制，存在很多技术难题，主要表现在：巷道空间位置复杂，无法有效采用机械化掘进施工工艺，巷道掘进速度慢；大断面掘进后围岩支护难度大；巷道煤矸运输效率低等。本文以新良友煤矿11101 运输顺槽为例，对巷道开口施工主要存在的技术难题进行分析，并提出了台阶式分层爆破施工工艺。

1 概述

山西潞安集团蒲县新良友煤业有限公司11101运输顺槽位于一采区东翼，巷道东部为实体煤，南部为11101 回风顺槽，西部为一采区大巷，北部为11102 工作面（设计阶段）。11101 运输顺槽1200m，巷道掘进煤层为太原组下段下部11#煤层，煤层赋存较稳定，含1～2 层夹矸，结构较简单，煤层结构0.32（0.27）2.38，平均厚度2.97m。巷道从北运输大巷开口掘进施工，巷道前120m范围内为机头硐室段，巷道断面规格为宽×高=5.0×4.5m，巷道在120～1200m 段断面规格为宽×高=4.0×3.0m。

由于机头硐室段巷道断面大，为半煤岩巷道，施工条件复杂，无法有效采用机械化掘进施工工艺，为了提高巷道掘进效率，保证巷道施工安全，决定采用台阶式分层爆破掘进施工工艺。

2 台阶式分层爆破掘进施工工艺

（1）在北运输大巷给定11101 运输顺槽施工中线，并进行标定。11101 运输顺槽沿11#煤层底板平行掘进，巷道在开口前5.0m 严禁爆破施工，采用风镐人工掘进。

（2）巷道掘进5.0m 后，对北运输大巷进行挑顶施工，挑顶高度为1.5m，挑顶宽度为5.0m，挑顶后保证巷道高度为4.5m。

（3）运输大巷挑顶完成后，在挑顶下方搭设工作盘，工作盘高度为3.0m，宽度为5.0m，在工作盘上预留一个规格为长×宽=1.5×1.5m漏煤口。工作盘搭接完成后在其上方安装一部60B-P 型隔爆型耙岩机。

（4）工作盘及耙岩机安装完成后，对11101 运输顺槽机头硐室段采用分层爆破施工工艺。首先进行上分层巷道掘进，上分层巷道断面规格为宽×高=5.0×2.5m，巷道施工期间煤矸石及时通过耙岩机运送至运输大巷输送带运出。

（5）巷道上分层一次性掘进30m 后，停止分层掘进，及时将巷道顶板支护施工到位。然后在巷道上分层迎头再安装一部60B-P 型隔爆型耙岩机，同时对北运输大巷工作盘重新搭接，搭接高度降低为1.5m。如图1 所示。

图1 前30m 巷道台阶式分层掘进施工剖面示意图

（6）设备全部安装完成后，巷道采用分层台阶法掘进，即上断面与下断面同步施工，且上下两个断面施工间距为30m。上断面施工后煤矸经耙岩机运输至下断面，然后由运输巷工作盘耙岩机运出。

（7）当巷道下断面掘进30m 后，在下断面安装一部SSJ-800 型带式输送机。输送机机头与运输大巷带式输送机搭接，拆除运输大巷工作盘，并将工作盘耙岩机移至带式输送机机尾处。如图2 所示。

图2 30m 后巷道台阶式分层掘进施工剖面示意图

（8）巷道每掘进50m 后延伸一次带式输送机，巷道后期掘进过程中煤矸通过SSJ-800 型输送机及运输大巷带式输送机联合运出。

3 台阶式分层掘进施工优缺点

3.1 优点

（1）巷道掘进周期短。与传统大断面巷道一次性掘进相比，台阶式分层掘进将大断面巷道分为若干个小断面巷道同时施工，不仅使巷道内施工人员优化分布，而且大大缩短了巷道周期。11101 运输顺槽机头硐室段采用台阶式分层掘进施工工艺后，平均掘进速度为4.2m/d，与传统施工工艺相比提高1.8m/d，巷道掘进周期可缩短15d。

（2）巷道施工难度低。由于11101 运输顺槽机头硐室段断面大，采用一次性全断面爆破施工时，共需布置90个爆破钻孔，钻孔施工时需搭设工作盘，平均钻孔施工时间2.8h。巷道爆破后对顶板进行支护时同样需要搭设工作盘，增加了顶板支护难度及危险系数。台阶式分层掘进施工时，在进行上断面施工后可及时对顶板进行支护，支护难度小，而且工作面爆破威力小，爆破震动对巷道围岩支护损坏力低。

（3）煤矸运输效率高。传统一次性全断面施工时，巷道破岩量为28m3，巷道采用一部耙岩机出煤时，煤矸运输效率低，平均排矸时间为2.2h，排矸周期长，而且巷道内耙岩机故障率高。采用台阶式分层掘进时，巷道内安装了多部耙岩机及带式输送机联合出煤，将原大断面巷道分层掘进，减少单茬巷道掘进破煤量，提高了巷道内煤矸运输效率。与传统施工工艺相比，煤矸运输时间可缩短0.9h/m。

（4）适用区域广。台阶式分层掘进不仅可用于大断面巷道、硐室中，还可用于隧道等工程领域中。

3.2 缺点

台阶式分层掘进施工工艺与传统施工工艺相比，增加了工作面设备安装数量，随着巷道不断开拓延伸，设备需前移，不仅加大了设备安装工程量及设备成本费用，而且需安排专人对设备进行检修维护，增加了劳动作业强度。

4 结束语

针对11101 运输顺槽机头硐室段断面大、半煤岩、煤矸运输效率低等技术难题，采取了台阶式分层掘进施工工艺。该施工工艺具有掘进速度快、煤矸运输效率高、巷道掘进难度低、适用性强等优点，保证了大断面巷道安全快速掘进，取得了一定成效。