提升煤巷掘进效率的技术措施研究

常 北

（山西晋煤集团晋圣三沟鑫都煤业有限公司，山西 沁水 048200）

1 概况

山西晋煤集团晋圣三沟鑫都煤业有限公司井田位于沁水县城西南，其2 号煤层位于山西组中部，在井田西、北、南部煤层剥蚀出露。根据历次钻孔成果及井下见煤点资料，煤层厚0～1.60 m，总体变化规律为由西向东逐渐变薄，可采性指数为0.50，厚度变异系数为66.3%，可采区内煤层平均厚度为1.32 m，属不稳定煤层结构，含夹矸0～1 层，顶板为砂质泥岩、粉砂岩及砂岩，底板为砂质泥岩、泥岩。

由于掘进效率低下，巷道稳定性差，严重影响煤矿作业效率和安全性，经过多方案对比，确定采用优化巷道卸压孔、优化巷道支护结构的方案。

2 掘进现状及改善方案

由于鑫都煤业地质条件相对复杂、稳定性较差，在采用传统的炮掘方案时，极易导致井下巷道的垮塌，不仅需要对巷道进行二次修型而且物料转运机械在井下转运困难[1]，为了确保综采作业过程中的安全性，还需要频繁地进行卸压孔的施工作业，因此极大地影响了巷道的掘进效率。据统计，在实际掘进过程中，巷道的日进尺仅为1 m，导致采掘失衡。

优化巷道卸压工程，主要是对巷道不同掘进区域进行分类管理，根据巷道掘进过程中顶板矿压的显现规律，对矿压较轻的区域取消卸压钻孔，只通过爆破方案进行卸压[2]。为了保证卸压效果，爆破区域卸压孔内的装药量应保证至少4 kg/孔。对巷道帮部的卸压则需要根据矿压显现的优先顺序逐次进行。井下巷道切眼贯通剩余最后200 m 时，在掘进迎头增加大直径卸压孔，采用钻孔和爆破卸压相结合的方式，实现降低巷道卸压孔数量、提升巷道掘进效率的目的。爆破孔和卸压孔布置结构如图1。

通过对巷道实际地质情况的分析和验证，卸压孔直径设计为129 mm，泄压孔只设置在最后200 m内（超前工作面200 m），巷道卸压孔的数量从20个降低为6 个，卸压孔的总钻进深度由80 m 降低到了24 m。在巷道掘进的前部，全部采用爆破卸压方案，工作时每掘进一个大班对其进行一次爆破，爆破孔每组设置为3 个，孔的直径为42 m，爆破孔深度5 m，每孔装药量5 kg。

图1 卸压孔布置结构示意图

巷帮卸压孔深度增加为23 m，卸压孔间距增加为4 m，为了提高钻进过程中的巷帮稳定性，将钻孔的角度由垂直钻孔更改为与掘进方向呈70°角钻进，将巷帮的卸压孔数量降低为原来的1/3，钻孔一次合格率提升了78%，确保了钻孔的效率和质量。

3 掘进巷道支护结构优化

结合新的卸压孔施工方案，经过实际验证后采用了一种新的巷道支护优化方案。新型支护方案对原有“3+3”型的巷道顶板支护结构进行优化，对巷道掘进前期爆破卸压区域采用了“2+2”型支护结构，锚杆的间距为1600 mm，采用直径为21.8 mm、长度为9800 mm 的钢绞线进行二次补强，与一次锚索布置呈菱形排列结构[3]，提高巷道的稳定性。

为保证爆破卸压时的安全，优化支护采用大直径锚杆托盘，托盘尺寸由160 mm×160 mm×10 mm，增加为220 mm×220 mm×10 mm，将支护钢带的厚度由2.5 mm 增加到4 mm，确保支护结构的稳定性。优化后的支护结构如图2。

图2 鑫都煤业井下巷道支护结构示意图

4 结论

（1）优化巷道卸压工程，将卸压孔数量降低为原来的1/3，钻孔一次合格率提升了78%，确保了钻孔的效率和质量；

（2）巷道支护优化后，将“3+3”型的巷道顶板支护结构调整为“2+2”型的巷道顶板支护结构，在不降低支护稳定性的前提下，降低了巷道支护时间，提升了支护效率；

（3）优化施工方案后，巷道掘进日进尺由最初的1 m/d 提升到3.2 m/d，支护效果显著提升，解决了鑫都煤业巷道掘进效率低下的难题。该技术研究成果已经在鑫都煤业多个矿井得到了推广，取得了极好的应用效果。