连采双巷快速掘进工艺优化

杨 健，李小辉

（晋能控股煤业集团有限公司寺河矿，山西 晋城 048000）

1 研究概况

1.1 研究背景和意义

根据2019年7月16日，国家煤矿安监局公布的《防治煤与瓦斯突出细则》第二十七条第六项规定：在掘进工作面与被贯通巷道距离小于50 m的作业期间，被贯通巷道内不得安排作业。第三十条规定：在同一突出煤层正在采掘的工作面应力集中范围内，不得安排其他工作面同时进行回采或者掘进。两个同向掘进工作面之间的距离不得小于50 m。

针对新的《防治煤与瓦斯突出细则》规定，以连采工艺双巷快速掘进技术为研究对象，保证一巷超前50 m，对施工组织方案进行研究和设计，确定最优化组织方案［1］。

1.2 实施地点

试验地点为寺河矿东五盘区53132、53133 双巷掘进工作面。53132、53133 巷单巷设计长度2 280 m，53132、53133 巷联络横川南北净煤柱44.5 m，共设计30 个联络横川。施工周期为12 个月。

2 研究的必要性

连采工艺双巷快速掘进的必要性，主要为以下几个方面：

1）在相同双巷生产组织条件下，目前寺河矿的连掘工艺所需设备多、岗位多。以53132/33 巷90 m 横川为例，连采工艺只需一部带式输送机和破碎机，而连掘工艺需铺设1 部带式输送机和5部刮板输送机（33 巷一部、32 巷3 部、横川1 部）设备稳定运行得不到保证，事故率高，开机率得不到保障。

2）在生产工艺方面，双巷连采工艺每月进尺600 m，仅需延伸带式输送机2 次，而连掘工艺每月进尺600 m，需要延伸1 次带式输送机同时还需要续接600 m 刮板输送机，拆除600 m 刮板输送机，大大增加了工时，降低了功效［2］。

3）在人员配置方面，连采工艺在双巷生产期间需要14 人就可满足工作面正常生产，而连掘工艺则需要17 人才能正常生产。

4）在工程质量控制方面，在相同地质条件下，由于设备截割方式的不同，连采工艺对顶底板及巷帮控制相对较好，能够有效减少材料消耗。

5）2019年10月1日新防突细则开始实施，在53132、53133 巷双巷施工过程中，由于受到“两个同向掘进工作面之间的距离不得小于50 m”制约，在联络横川贯通后，工作面不得不将53132 巷单巷施工50 m 后，53132、53133 巷才能够双巷掘进，双巷掘进50 m 后53132 巷停掘打钻，53133巷又单巷施工50 m 后，再单巷施工横川与53132巷贯通，以此循环严重制约进尺提升，迫切需要优化施工组织方案。

3 掘进工艺改进与施工组织优化

目前寺河矿连采掘进工作面采用连续采煤机及其配套设备掘进。采用美国久益公司设计制造的12CM27-11EYL型连续采煤机完成割煤和装煤工序，采用菲利普斯公司制造的PM2110C梭车完成煤炭从连续采煤机到给料破碎机的运输，采用天巨重工制造的PZL460/150 型履带式转载破碎机完成煤炭的破碎和转载工作；通过给料破碎机把煤炭转载到带式输送机运出；采用WJ-4FB等型号的铲车来完成巷道的材料、设备运输以及浮煤的清理工作［3］。

根据巷道掘进工艺过程和设备设施技术现状，进行工艺流程分析和工效关键要素识别，找出影响快速掘进的关键环节，优化施工组织和设备配置。

3.1 提效措施

（1）变更横川长度设计

为扩大连采工艺的实施空间，给进尺提升创造条件，将原设计每72 m 一个联络横川变更为每100 m 一个联络横川。原5313 工作面设计32 个横川，通过设计优化加长横川距离，目前5313 工作面仅需施工24 个联络横川，在保证5313 工作面提前圈定的同时大大降低了掘进成本。优化后的5313 工作面巷道布置见图1。

图1 优化后5313 工作面巷道布置

（2）设备工艺的改进

①长横川割煤，主要受梭车电缆的制约，因梭车滚筒内最多可储存130 m 左右的电缆，不能满足53132 巷走150 m 长横川的需求。

②针对上述问题，主要对梭车电缆固定点进行优化设计，一种方案是可将梭车固定点移至开路横川口，这种方案可满足53132 巷走130 m 左右横川；另一种方案，在开路横川安装单轨吊或在顶板上固定钢丝绳，起到固定点可在一定范围内可移动的目的，从而可满足53132 巷走150 m 长横川的需求。

3.2 施工组织优化

通过对梭车电缆固定点进行优化设计后，保证了53132 巷走150 m 长横川，53132 施工150 m、53133 巷施工100 m 拐横川，横川贯通后53132巷超前53133 巷50 m。因此，在横川贯通后53132、53133 巷可以双巷交替施工以实现快速掘进的目的，以此循环从而达到提高单进水平的效果［4］。

4 现场试验及快速掘进效果对比

1）2019年10月防突细则实施当月生产组织情况：联络横川贯通后，53122 巷单巷施工50 m（4 天）后，53122、53123 巷开始双巷交替施工各50 m（5 天）后，53123 巷单巷施工50 m （4 天），53123 巷单巷拐横川贯通45 m（3 天）。根据以上统计16 天贯通一个横川其中双巷掘进仅5 天时间。

2）连采工艺双巷快速掘进施工组织优化并经过论证：联络横川贯通后，53132 巷始终超前联络横川50 m，53132、53133 巷开始双巷交替施工各100 m（10 天）后，53133 巷单巷拐横川贯通45 m（3 天）。根据以上统计13 天贯通一个横川其中双巷掘进10 天时间。

现场通过不断的施工验证和改进，发现问题及时处理，并进行进一步优化，同时根据巷道掘进速度对连采工艺双巷快速掘进施工方案进行效果评价。

5 连采工艺双巷快速掘进施工应用

目前月均进尺保持在600 m 以上，每月保证双巷生产24 天以上，单进水平提升21%以上，下表1 为2019年8月、9月、10月三个月的53122、53123 巷、53132、53133 与2020年8月、9月、10月三个月的53122、53123 巷、53132、53133 巷的掘进效率情况。

表1 双巷掘进情况效率情况

由于加长了横川之间的距离，有效地减少联络横川的施工数量。原5313 工作面设计30 个横川，通过优化施工组织方案、加长横川距离，目前5313 工作面仅需施工24 个联络横川，在保证5313工作面提前圈定的同时大大降低了掘进成本［5］。

6 存在问题及改进措施

1）横川长度增加使得梭车运行距离增加，每次割完煤后文明生产标准化水平有所下降，清煤任务繁重。

2）长横川梭车运行距离长，导致割煤时间较长、割煤效率降低。

3）设备检修压力大，双巷生产期间梭车运行、设备调机距离过长，要求加强设备行走部位检修工作。

7 结语

综上所述，为进一步提高寺河矿连采工艺双巷掘进效率，通过改进掘进工艺与优化施工组织，既能满足新防突细则要求，又能够实现连采工艺双巷快速掘进的目的，现场试验表明单进水平提升21%以上，从技术、施工上均是可行的，目前正在寺河矿连采双巷掘进工作面推广应用。