煤矿开拓掘进工程快速施工技术的应用研究_霍永鹏.pdf

201917 技术应用与研究 44Modern Chemical Research 当代化工研究 煤矿开拓掘进工程快速施工技术的应用研究 ＊霍永鹏 （汾西矿业集团双柳煤矿 山西 033300） 摘要针对煤矿工作面巷道采用锚杆支护措施时的掘进速度问题，结合某煤矿工作面实际情况，在简单介绍其地质条件与巷道支护参数的 基础上，提出包含对管理机制予以创新、充分发挥机械设备性能优势、选择合理适用的锚杆钻机、做好对支护参数与施工工艺的优化改进 在内的快速掘进技术，以此为类似煤矿巷道快速掘进提供技术参考。 关键词煤矿；锚杆支护；巷道掘进；快速掘进 中图分类号T 文献标识码A Study on the Application of Rapid Construction Technology in Coal Mine Development and Driving Engineering Huo Yongpeng Shuangliu Coal Mine of Fenxi Mining Group, Shanxi, 033300 AbstractIn view of the problem of tunneling speed when adopting bolt supporting measures in coal mine working face, combined with the actual situation of a coal mine working face, on the basis of brief introduction of its geological conditions and tunnel supporting parameters, the paper puts forward the following measures Innovating the management mechanism, giving full play to the advantages of mechanical equipment perance, selecting a reasonable and applicable bolt drilling machine, and doing a good job in supporting parameters and construction technology In order to provide technical reference for the similar coal mine rapid tunneling, the rapid tunneling technology including optimization and improvement should be improved. Key wordscoal mine；bolt support；roadway driving；rapid driving 如今，综放开采的快速发展使其成为我国煤矿事业实现 高效与高产目标的重要方式，也是煤矿开采技术未来发展重 要方向之一。对于巷道支护，锚杆支护是一项常用且有效的 技术方法，对围岩有着显著的强化作用，能大幅提高围岩自 身稳定性，而且成本较低，劳动量较少，能充分利用断面， 端头维护容易，能对作业环境进行有效改善，创造安全且快 速的生产条件，进而提高煤矿综合效益，是现阶段最主要的 支护措施。然而，长期以来，采取这项支护措施的巷道，其 掘进速度始终是限制其发展和对后续工作面接替造成影响的 重要因素，对此，怎样提高采用锚杆支护措施的巷道的实际 掘进速度对未来的开采生产有着十分重要的意义，相关人员 必须对此引起高度重视，根据煤矿的实际情况，结合现有技 术措施的特点和不足，探讨有效加快掘进速度的方法，以期 早日实现快速掘进的目标。 1.煤矿地质条件与支护参数 1煤矿地质条件 某煤矿工作面沿2号煤层底板进行掘进，埋设深度在 250m左右，该煤层沉积相对稳定，主要是半亮型，其次是暗 型，整体结构属条带状。煤层的厚度在4.9-7.3m范围内，平 均厚度为5.93m；倾角变化相对较大，变化范围为0-20， 但相比之下平均倾角很小，只有5左右。整体上看，煤层 为结构较为简单的煤层[1]。 煤层的直接顶以粉砂岩为主，呈块状，容易发生垮落， 其厚度一般在3.2m左右。煤层直接顶的上方是中砂岩老顶， 整体坚硬，但有水平斜层理，同时在层间还存在互层，厚度 可以达到14m。直接底以黏土岩为主，呈块状，在遇水后容 易发生膨胀并变软，层厚在0.28-2.68m范围内。直接底下方 是粉细砂岩老底，呈波状，层理较发育，层厚在11.9-14.4m 范围内，平均厚度为13.2m。 2巷道支护参数 巷道断面尺寸为（4.62.9）m，采用363型锚杆支护， 巷道顶板和两帮各布置6根与3根。锚杆利用树脂药卷进行加 长锚固，同时还铺设一层钢筋网。为进一步保证巷道围岩稳 定性，还采用孔径较小的锚索进行加强支护，排距按3.2m 控制，在每排按照1.6m的间隔距离设置2根锚索，其长度为 5.5m。巷道掘进机与皮带输送机布置如图1所示，巷道掘进 与支护施工原理如图2所示。 图1 巷道掘进机与皮带输送机布置 掘进机带式输送机 （a）支护施工 （b）掘进施工 图2 巷道掘进与支护施工原理 ChaoXing 201917 技术应用与研究45 Modern Chemical Research 当代化工研究 2.快速掘进技术 1对管理机制予以创新 该煤矿引入了专门的规划和管理系统，能为生产过程中 的计划编制提供辅助，可对计划包含的所有信息进行管理及 控制，这项技术的应用取得了良好效果，能有效加快掘进的 速度。钻爆施工共分成两个大项，即锚喷与掘进，这两项分 开进行，这样会对单进速度造成影响。对此，该煤矿通过三 班掘进与边掘边喷来保证掘进效率[2]。与此同时，在班组的 确定过程中严格执行招标制，从保证生产安全、保证工程质 量等角度入手，要求每个生产小组都制定相应的工作目标， 对掘进班组实施优化管理，提高全体掘进人员的主动性与积 极性。另外，对于工资分配，实行四三三的全新工资制，也 就是安全、质量和任务各占40、30和30，从根本上摒弃 过去平均分配的做法，每日的工资在当天进行结算。 2充分发挥机械设备的性能优势 掘进机械设备对掘进速度有直接影响，使掘进机械设 备保持稳定，是实现快速掘进目标的关键所在。该煤矿综掘 机型号为MRH-S200M，这是现阶段最为先进和流行的型号， 切割能力极强，且坚固耐用，在很多条件下都能保持正常运 转，同时可以安全稳定的实施掘进，充分发挥其先进效能是 达到快速掘进的重点[3]。 基于此，该煤矿严格执行相关操作手册，抽调专人对机 械设备实施维修与保养，做好日常检查与班检。如果顶板的 条件较差，应在作业前准备好支撑设备，避免将设备砸坏。 与此同时，要及时清理设备周围的杂物，清理无关的物品。 通过对管理的全面加强，使设备正常运转；采用规范化操作 方式，确保设备始终处在最佳状态，为加快掘进速度提供可 靠保障。 3选择合理适用的锚杆钻机 锚杆钻机的优化选择对钻眼速度有直接影响，进而影响 到掘进速度，对此，必须重视锚杆钻机选择。过去该煤矿的 打孔主要使用电煤钻，由于其电缆很长，所用使用起来十分 不便，加之属于干式打眼，这样会在巷道中产生很多粉尘， 影响现场作业人员的身体健康。对此，引入了全新的风动煤 钻，以此充分发挥单一动力性能，并改干钻为湿钻，保证打 眼速度。通过这样的改善，使迎头打眼及支护速度都得到明 显的加快，对顶板的控制也大幅加强，巷道的安全形势得以 根本上的好转。 4做好对支护参数与施工工艺的优化改进 对巷道的锚杆支护参数进行优化是加快巷道掘进速度有 效措施之一，该煤矿技术部门和相关专家通过深入的研究与进 入到现场开展实地勘察，决定对原有的支护参数进行以下调 整在一般情况下，将顶板的锚杆间隔排距从（800800）mm 调整为（900900）mm；与工作面相靠近的其中一侧煤帮， 将锚杆的布置数量从3根减少至2根；对于锚索梁部位，从之 前的线锚索更改成点锚索，长度因此从3m缩短至0.4m。通过 上述对支护参数的适当调整，能有效加快实际的支护速度。 通常现场检查和记录，施做1排锚网需要的时间和原来相 比，能减少8-10min，支护速度因此大幅提高[4]。 对支护施工工艺进行改进也能加快掘进速度，煤矿技术 部门和相关专家通过研究论证，对锚杆支护施工工艺做下列 改进原设计要求帮锚杆应跟迎头，但因为最前排的帮锚杆 和钢筋网和迎头之间的距离过近，导致后续循环操作有很大 的困难，易使钢筋网被撕裂或使锚杆被碰坏[5]。以两帮煤层 的实际情况和特点为依据，决定在进行帮锚杆打设的同时对 顶板的一排锚杆进行滞后。通过试用与专业测试，以及后续 深入分析，这项改进的施工工艺是合理可行的。在锚索安装 时，依然以设计要求为依据紧跟迎头，通过现场调研，如果 顶板煤层保持稳定，同时厚度不小于2.5m，则可以从之前的 在机前进行锚索安更改成紧跟机械设备进行安装[6]。当锚索 梁的长度较长时，会对机前安装造成影响，使打眼的时间延 长，而且还要占用其它工序的施工时间，通过以上改进，可 以从本质上解决这一问题，不在接班之后可以在机后进行锚 索的打设，还能正常的对迎头进行切割，使锚索的打设与切 割真正实现平行作业，工序安排因此变得十分紧凑，能在保 证质量的基础上，加快掘进的速度。 通过上述对支护参数及相关施工工艺的合理调整，本 班组在工作面掘进过程中，日进达到50.5m，班进达到20m， 均创造了新的记录，作业时正常情况下的人工效率保持在 0.51m/工日的水平，在单头月即完成了1035m，相比之前的 576m，超出近80，完成整个工作面所需的时间，相比之前 减少了24d，使工作面接替得以顺利完成。 3.结论 通过以上实例分析，可得出下列几条结论 （1）在实际工作中应积极引入全新的管理机制，并优 化现有班组结构，制定合理可行的奖惩机制，调动全体作业 人员的主动性与积极性，为切实加快巷道的掘进速度奠定良 好基础，创造适宜的条件。 （2）对现有的锚杆施工机具设备进行优化改进，选择 可在复杂条件中使用的掘进机械设备，使迎头掘进与打眼的 速度均得到明显加快。 （3）对锚杆支护参数及相应的施工工艺进行优化，以 此在最大限度上加快锚杆支护时的成巷速度，有效缩短用于 支护施工的时间。该煤矿所用的快速掘进技术经过了实践的 论证，切实有效，可为情况类似的煤矿提供参考借鉴，实现 加快掘进速度的根本目标。 【参考文献】 [1]杨艳伟,赵阳,贾姗姗.关于煤矿开拓掘进工程快速施工技 术的研究[J].内蒙古煤炭经济,201512222-223151. [2]史宏涛,陈辉,张晓东.煤矿开拓掘进工程快速施工技术研 究[J].科技信息,2012,2811459-460151. [3]刘斌.煤矿开拓掘进工程快速施工技术研究[J].山西能源 学院学报,2015,284111-112245. [4]林绍华,蔡毅,蓝秋发.大直径钻孔成巷快速施工立风井 [J].江西煤炭科技,20172142-14378. [5]李朋,刘忠礼,宋建国.岩溶陷落柱突水井下快速治理技术 [J].中国煤炭地质,2012,246145-148250. [6]何现平,吕连廷,丁军波.大断面半煤岩巷道快速掘进技术 在矿井技改中的应用[J].河北煤炭,20116127-128154. 【作者简介】 霍永鹏（1981-），男，汾西矿业集团双柳煤矿；研究方向 采矿工程。 ChaoXing