煤巷快速掘进关键技术.pdf

2020 年第 6 期2020 年 6 月 目前，煤炭资源仍是中国能源消费中的首要资源。 由于煤炭资源已经开采多年，当前开采深度越来越大。 此外，煤矿机械化程度越来越高，开采技术越来越先 进，使得煤炭资源的开采速度越来越快。由此引发了 一个问题如何提高巷道掘进速度。只有快速的掘 进巷道才能满足快速的煤炭资源开采。巷道掘进是一 项比较复杂的工艺，且巷道掘进的影响因素很多，因 此有必要对煤巷的快速掘进进行研究，从而为煤矿的 安全快速生产提供服务[1-4]。 1煤矿巷道掘进速度提高的技术 1.1应用超前地质探测技术 对于复杂的地质构造，巷道掘进前探测是保证巷 道掘进安全进行的重要因素，尤其在富含地下水、地 质构造复杂的地层，可以利用超前探测的结果来调整 巷道掘进速度，有效预防误揭煤、误透水、瓦斯突出 等事故，确保煤矿巷道掘进高效进行。 1.2优化支护工艺和参数 巷道综合机械化掘进作业中，主要掘进设备包括 掘进机、锚杆钻机和运输机这三类。虽然当前掘进技 术和装备水平越来越高，但是煤层赋存条件各不相同， 合理选择与煤层条件相匹配的掘进装备，是保证掘进 速度和质量的关键一环。 煤矿巷道快速掘进除了与掘进设备密切相关以外， 还与施工工艺、支护方式有关。在掘进过程中，有效 协调掘进与支护的关系，并且实时测量、记录相应的 掘进数据，并与设计数据进行对比，对于提升煤矿巷道 掘进的整体质量和效率尤为重要。 1.3加强施工组织管理 施工组织管理是影响煤巷快速掘进至关重要的因 素，如果没有好的施工组织管理，煤巷掘进就很容易出 现事故。煤矿巷道的快速掘进是在安全的前提下进行 的，安全生产应该贯穿于巷道施工的整个过程。施工组 织管理具体体现在很多方面，例如掘进之前应该组织专 家论证会论证掘进的可行性，进行地质勘查，制订防范 措施，优化施工工艺等，为巷道快速掘进做好准备。 2工程实践 2.1巷道基本情况 本次试验地点 M 巷道位于井田西翼，为全煤巷道， 煤层为近水平煤层，其底板标高为 671.68耀678.51 m。 煤层顶板主要为粉砂岩、砂质泥岩，底板主要为砂质泥 岩、细砂岩。巷道断面为 4.5 m伊2.8 m 矩形。巷道原始 支护具体参数如图 1 所示。 收稿日期2020-04-16 作者简介乔伟，1985年生，男，山西浑源人，2016年毕业于太 原理工大学采矿工程专业，助理工程师。 煤巷快速掘进关键技术 乔伟 （ 大同煤矿集团云冈矿，山西 大同 037000 ） 摘要 为了实现煤巷的快速掘进，促进煤矿的高效生产，对提高煤巷掘进速度的技术进行了总结，并结合具体工程 案例，采用优化支护工艺和参数的技术来提高煤巷掘进速度。结果表明，支护工艺和参数优化后，巷道顶板和两帮变形 量大大减小，有利于煤巷的安全快速掘进，对同类工程具有借鉴意义。 关键词 煤巷；快速掘进；关键支护；支护参数优化 中图分类号 TD263文献标识码 A文章编号 2095-0802-202006-0141-02 Key Technologies for Rapid Driving of Coal Roadway QIAO Wei Yungang Coal Mine, Datong Coal Mine Group, Datong 037000, Shanxi, China Abstract In order to realize the rapid driving of coal roadway and promote the efficient production of coal mine, this paper summarized the technologies of improving the driving speed of coal roadway, and combined with specific engineering cases, adopted the technology of optimizing support technology and parameters to improve the driving speed of coal roadway. The results show that after the optimization of support technology and parameters, the deation of roadway roof and two sides is greatly reduced, which is conducive to the safe and rapid driving of coal roadway, and has reference significance for similar projects. Key words coal roadway; rapid driving; key technologies; optimization of support parameters （总第 177 期） 技术研究 图 1巷道原始支护方案图 单位mm 锚索椎17.8 mm伊6 000 mm 排距5 000 mm 螺纹钢锚杆椎18 mm伊1 800 mm 五眼钢带 排距1 500 mm 长4 100 mm 钢带托板 螺纹钢锚杆椎18 mm伊1 800 mm 排距1 200 mm 1 800 1 0001 000800800 250 菱形网 巷 中 4 500 141 2020 年第 6 期2020 年 6 月 （上接 125 页） ［2］ 靳彦伟.大倾角综放工作面过构造带技术措施研究 ［J］ .山东 煤炭科技， 20196 80-81. ［3］ 宋志新， 颜小平.大倾角煤矸护层复合顶板下大采高综采工作 面过断层技术 ［J］ .内蒙古煤炭经济， 20186 122-123. ［4］ 匡中文， 花文雷， 崔斌.35毅大倾角工作面过落差 10 m 断层技 术研究与应用 ［J］ .山东煤炭科技， 201410 34-36. ［5］ 马立强， 余伊河， 金志远， 等.大倾角综放面预掘巷道群快速过 断层技术 ［J］ .采矿与安全工程学报， 2015， 321 84-89. ［6］ 张帅.大倾角条件下综采工作面过断层回采实践 ［J］ .华北科 技学院学报， 2012， 94 22-25. （ 责任编辑白洁 ） 锚索椎17.8 mm伊8 000 mm 排距3 000 mm 螺纹钢锚杆椎18 mm伊1 800 mm 五眼钢带 排距1 000 mm 长4 100 mm 钢带托板 螺纹钢锚杆椎18 mm伊1 800 mm 排距1 200 mm 1 800 900 250 菱形网 巷 中 4 500 900900900 a 顶板锚杆采用 MG400 型 椎18 mm伊1 800 mm 左 旋无纵肋螺纹钢锚杆，锚固段长度为 600 mm，间排距 为 900 mm伊1 200 mm，每排 5 根锚杆。此外，锚杆配 合 4 100 mm伊220 mm伊3 mm 五眼钢带支护顶板。顶锚 杆与顶板的夹角≥75毅，单根锚杆锚固力≥110 kN。 b 顶板锚索采用 椎17.8 mm伊8 000 mm 钢绞线，锚 固段长度为 1 200 mm，间排距为 1 800 mm伊3 000 mm， 以巷道中心线对称布置，每排 2 根锚索，锚索孔与顶 板夹角≥87毅，配合 350 mm伊350 mm伊10 mm 钢板支护 顶板。每根锚索用一卷超快速 CKA-2360 黄色树脂药和 一卷超快速 CKB-2360 红色树脂药凝固，锚固段长度为 1 200 mm。锚索孔与顶板夹角≥87毅，锚索预紧力不得 低于 210 kN/根，单根锚固力不得低于 320 kN，及时 张紧。松动不合格的锚索，必须重新补打。 c 护帮支护采用锚杆、菱形金属网和单眼钢带。 锚杆为 椎18 mm伊1 800 mm 左旋无纵肋螺纹钢锚杆， 菱形网规格为 3 500 mm伊2 000 mm，钢带为单眼钢 带，其规格为 450 mm伊220 mm伊3 mm。 改进后支护参数如图 2 所示。 单位mm 图 2改进后支护方案图 2.2巷道表面位移监测 在巷道中随机布置 3 个测点 S1、S2、S3，巷道变 形结果如图 3 和图 4 所示。 从图 3 中可以看出，巷道片帮主要发生在掘进前 期，后期随着工作面的掘进，片帮现象不严重。在掘 进前 100 m，测点 S1、S2、S3 片帮分别达到 90 mm、 51 mm、111 mm，到后期分别达到 108 mm、62 mm、 125 mm，可见片帮主要出现在掘进前期，且最终片帮量 不大，平均片帮量为 98 mm，远小于原始支护300 mm 的片帮深度。从图 4 中可以看出，顶板下沉量比片帮量 波动大，测点 S3 的顶板下沉量最大，达到21.9 mm，但 远小于原有的支护变形量 （61 mm ） 。整体而言，增大 支护强度后顶板和两帮的变形量大大减小，可见增大 支护强度的效果较好。 3结语 煤巷快速掘进对煤矿的高效生产具有重要的意义， 因此安全快速地实现煤巷掘进显得格外重要。提出了 煤矿巷道掘进速度提高的技术，其中，优化煤巷支护 工艺和参数具有重要的作用。依据具体案例对巷道支 护进行了优化，并对优化前后的结果进行了对比，表 明支护工艺和参数优化后，巷道顶板及两帮变形均大 大减小。本工程可为其他类似工程提供借鉴。 参考文献 ［1］ 金元甲， 高升.高瓦斯矿井厚煤层大断面巷道快速掘进技术 ［J］ . 煤炭工程， 2014， 469 49-51. ［2］ 郝超.复杂地质煤巷快速掘进技术研究 ［J］ .能源与环保， 2018， 4010 194-197. ［3］ 骈丽军.煤巷双巷快速掘进施工工艺 ［J］ .山西焦煤科技， 20163 25-27. ［4］ 陈国平.实现煤巷快速掘进的分析 ［J］ .山西焦煤科技， 2011增 刊 1 35-36. （ 责任编辑刘晓芳 ） 140 120 100 80 60 40 20 S1 S2 S3 50100150200250 距工作面距离/m 0 图 3测站片帮深度曲线图 图 4测站顶板下沉量曲线图 24 20 16 12 8 4 S1 S2 S3 50100150200250 距工作面距离/m 0 142