顺槽掘进快速施工工艺研究实践

摘要：针对顺槽巷道顶板支护进行改革，推广全锚索支护顶板。通过在巷道掘进施工设备配套、循环作业模式、劳动组织、市场化运作、劳动管理等方面的创新优化，促进安全高掘快掘队的创建，顺利实现了顺槽巷道的快速施工，月最高进尺680m。

关键词：综掘；快速；施工；优化

1巷道概况

新汶矿业集团公司福城煤矿1302N上下巷位于福城煤矿+850m水平，断面规格（矩形）：净宽×中净高=4.0m×3.5m，S净=14.0m2，S荒=15.1m2。掘进巷道位于3层煤内，巷道设计全长4060m。巷道沿5煤底板掘进，主要位于5煤内，煤厚3.09m，上为厚度1.15m的泥岩，再上为3上煤，厚度1.80m。底板为含炭泥岩，厚度0.65m，再下为粉砂岩，厚度6.89m。

2合理便捷的支护

（1）临时支护临时支护的前探梁采用长不低于5.0m的三寸钢管制作，吊环用厚7mm的钢板制作，每根前探梁用2个吊环悬挂，上吊环的锚杆留有40~80mm丝扣，确保吊环的牢固[1]。巷道临时支护图如图1、图2所示。临时支护便于移动，支撑有效，减少了临时支护时间。（2）永久支护一般的巷道支护多采用锚杆、索配合支护，为了便于施工组织管理，决定采用相对单一的锚索支护，在施工组织、质量管控方面更加便捷。顶板采用锚索配“W”钢带+钢筋网支护，锚索分为普通锚索及矿用注浆锚索两种，成排成行交互布置。普通锚索采用1×7的钢绞线制作，规格为Ф17.8mm×L4200mm；注浆锚索采用SKZ22-1/1860型锚索，规格为Ф22mm×L4200mm；锚索间排距1000mm×1000mm。两帮采用锚杆配双向拉伸塑料网支护，锚杆采用MSGLD-335等强螺纹钢式树脂锚杆（Ф20mm×L2000mm），间排距1000mm×1000mm，成排成行布置。巷道两帮锚杆垂直打设，底角锚杆与水平呈10~30°打入[2]。巷道永久支护图如图3所示。

3巷道快速掘进的关键技术问题

3.1工序组织

巷道直接采用EBZ-260型综掘机机掘法施工，综掘机搭接二运搭接皮带出矸。截割完迎头后，联网、上钢带、前移前探梁，然后退机卧底。将综掘机停电闭锁后，配备液压锚杆钻车，打设巷道顶板、侧帮上的锚杆孔、锚索孔等工序[3]。

3.2液压锚杆钻车

采用液压锚杆钻车进行打设顶板及两帮的锚杆眼，机械化作业，施工安全高效，工人劳动强度低，实现巷道掘进支护快速、高效、机械化。

3.3移动料车

1302N上下巷随施工料场距迎头距离的增加，运料工作量增大。为了降低职工劳动强度，提高工作效率，制作移动式物料集装箱。采用四个承载轮挂在单轨吊梁，运用集装箱将每班使用的支护材料装好，利用单轨吊运至综掘机电缆框处。通过移动料车跟迎头，杜绝皮带运输物料，杜绝人工扛运物料，降低职工劳动强度，提高现场施工效率及安全系数。

3.4风水软管自移装置

掘进工作面距迎头30m范围内的风水软管，每班支护迎头时需人工拖拽至迎头，迎头完成支护后需人工拖拽并顺帮吊挂整齐，拖拽费时费力，职工劳动强度大。为降低职工劳动强度，提高现场施工效率，使用60mm槽钢及30mm角铁焊接跑道，使用100mm槽钢焊接三角撑，在跑道上安装滑轮（滑轮下部焊接固定螺栓，使用时将风水软管通过扁铁及螺帽固定在滑轮上）。使用时将三角撑固定在下帮第一根锚杆上，将跑道使用螺栓固定在三角撑上（滑轮距巷道底板1.5m左右），使跑道距帮40cm（保证帮部支护不妨碍风水软管前后滑动），每个滑轮之间预留风水管路约3m，最前一节跑道距迎头始终5~10m左右。使用时直接往前拖拽风水软管自行前移，杜绝每个支护循环人工拖拽、贴帮吊挂风水软管，降低了职工劳动强度，提高现场施工效率[4]。

3.5快速、循环涨拉装置

井下在电缆、风筒吊挂前须涨拉一道钢绞线。为实现钢绞线快速涨拉，解决采用手拉葫芦的施工限制，研究出了快速、循环涨拉装置。设备由两节槽钢、1m长锚杆及两个锚杆帽组成，设备轻巧，操作方便。循环涨拉装置需两个装置交替使用。

3.6巷道后辅助工程合理组织

成立服务小分队，使用小型挖掘机配破碎锤施工水沟、卧底等后尾工程，优化施工人员，提高人工效率。优化后，从原来的每个班3~4人打挖水沟，每班最高18m，提高到2~3人，每班最高35m以上[5]。4结论1302N上下巷综掘施工中，采用单一化支护设构如图1所示。

4二次切眼支护施工方案

在进行二次切眼支护施工时，为了降低施工的难度，选择在一次切眼的基础上向南扩二次切眼，由西向东作业。在10206回风顺槽东帮开口后由西向东沿煤顶板掘进，掘进方位角为90°。在巷道开口25m处采用爆破落煤、人工装煤、30型刮板运输机运煤，剩余切眼采用掘进机配合皮带运煤（矸）。扩帮掘进时，每班需提前将掘进头区域往东20m范围内第一次切眼29U型钢棚梁下架设3.6m的π梁，距梁头900mm。π梁下支设2.5m的单体液压柱，单体柱必须支设在实底上，保证一梁四柱[4]，单体柱支设在π梁与U型钢梁交叉处，然后拆除原29U型钢棚腿。单体柱用专用防倒绳与U型钢棚连锁，做好防倒措施，保证单体柱初撑力不小于11.4MPa，所有单体柱均穿柱鞋。由于二次切眼支护施工为在一次切眼施工方案基础上进行，而且以锚杆、菱形护网配合钢棚联合支护的结构，各支撑部件均为标准支护结构，分散后的体积、重量小，便于进行组合，井下运输方便。在10206综采面进行支护的过程中，支护人员数量仅需10人，在两天内即完成了全部160m的支护，效率比传统支护方案提升了40%以上。由于采用了组合支护结构，在后期的拆卸过程中的效率也优于传统的支护方案。通过对二次切眼支护区顶板下移量的分析，最大下移量为34mm，远小于29U型钢的最大变形量，极大地提升了综采作业过程中的支护稳定性。

5结论

针对金达煤业传统支护方式的支护工序多、效率低、经济性差的缺陷，提出了一种新的二次切眼支护技术方案。二次切眼选择跨长为3.3m的矿用29U型钢，钢棚间距0.5m，能够满足10206综采面在最大来压情况下的支护稳定性和可靠性需求。以锚杆、菱形护网配合钢棚联合支护的结构，灵活性高，支护效率比传统支护方案提升了40%以上，组合式的支护结构在后期的拆卸过程中的效率也优于传统的支护方案。二次切眼支护结构能够将顶板的最大下移量维持在34mm以下，完全满足井下支护稳定性的需求。

【参考文献】

［1］张忠国.煤巷快速掘进系统的发展趋势与关键技术[J].煤炭科学技术，2016，44（01）：77-80．

［2］杨涛.煤矿巷道掘进工艺及装备的发展分析[J].机械工程与自动化，2018（05）：65-67．

［3］赵志强，贾后省，王志刚，等.大采高超大断面切眼长锚杆锚索组合支护技术[J].中国煤炭，2013，39（11）：67-71.

［4］潘伟明.大采高综采工作面大断面切眼支护技术研究[J].中国煤炭，2016，42（06）：51-53+62.

作者：王新强 成琦 张秀平 单位：内蒙古福城矿业有限公司