巷道快速掘进施工工艺研究

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摘要:为了提高巷道掘进效率，保证巷道施工安全，降低劳动强度及掘进成本费用，大同煤矿集团四台矿机掘三队通过技术研究，对14-3#层410盘区21022巷机头段采用搭桥式双向开口分层掘进施工工艺，提前3.5d完成掘进任务，节约劳动及支护成本费用达17万元，取得了一定经济效益。

关键词:复杂;掘进;施工;工艺

1概述

大同煤矿集团四台矿21022巷位于14-3#层410盘区东翼，施工巷道以北、东为实煤区，以南为51021巷，以西为盘区大巷，如图1所示。21022巷设计长度为1650m，设计断面规格为宽×高=4.5×3.0m，巷道掘进煤层为14-3#层，煤层平均厚度为2.7m。直接顶主要以炭质泥岩为主，平均厚度为1.9m，岩石成层状结构，易破碎；基本顶主要以粉砂岩为主，平均厚度为6.7m，岩石硬度大。为了便于安装输送机，机头段60m范围内巷道断面规格为宽×高=4.5×5.2m。

221022巷机头段原施工设计及问题分析

2.1机头段原施工设计

（1）原施工设计中首先从1045轨道南大巷开口施工皮轨联巷Ⅱ，设计长度为30m，巷道施工断面规格为宽×高=4.5×3.0m，施工到位后与1045皮带南大巷贯通，在距巷道贯通口10m范围内进行挑顶，挑顶高度为2.2m；然后从皮带南大巷继续开口施工21022巷机头段，掘进长度为30m，巷道施工断面规格为宽×高=4.5×3.0m；机头段施工到位后再进行松动爆破挑顶施工，挑顶高度为2.2m，挑顶后确保机头段高度为5.2m。（2）皮轨联巷Ⅱ开口施工时，采用在轨道南大巷及皮轨联巷I分别安装两部SSJ-800型带式输送机，并与1045皮带南大巷输送机搭接进行联合出煤；当21022巷机头段施工时，在机头段直径安装一部SSJ-800型带式输送机与胶带大巷输送机搭接进行联合出煤。（3）巷道施工期间，在1045轨道大巷以北20m处安装两台功率为55kW局部通风机对掘进工作面进行供风。

2.2存在的主要问题

（1）原施工设计中需稳装三部胶带输送机以及多次稳装其他机械设备如耙岩机、局部通风机等，不仅降低了巷道掘进速率，平均掘进量为3.5m/d，而且加大了劳动强度。（2）原设计中机头段施工到位后再进行挑顶施工，而21022巷直接顶主要以炭质泥岩为主，岩层不稳定，在采用松动爆破挑顶施工时很容易造成直接顶大面积垮落，不利于巷道施工安全，而且巷道挑顶高度大，需在巷道能搭设工作盘，挑顶施工难度大、效率低。（3）机头段挑顶施工长度为50m，挑顶前需取下原顶板支护，挑顶后再进行二次补打支护。经初步统计显示，机头段挑顶施工共计浪费钢带60根、锚杆300套、锚索60套，支护材料费用达7.8万元；挑顶施工及二次补打支护需10d完成，劳动成本费用达4.5万元。

3施工工艺优化

为了提高巷道掘进效率，保证施工安全，机掘三队通过技术研究对原施工方案进行优化，决定采用搭桥式双向开口分层掘进施工工艺。（1）首先由地测科在1045皮带南大巷给出21022巷中线，并采用红油漆在皮带巷两帮进行标定。（2）以巷道中线为控制线，在皮带巷搭设工作盘，工作盘主要由直径为30mm圆木搭设而成，工作盘搭设高度为2.0m，搭设宽度为4.5m(皮带巷巷宽），长度为5.0m。在工作盘中部1045皮带南大巷输送机上方预留一个规格长×宽=3.0×1.0m漏煤口。为了保证施工安全，在工作盘两侧安装金属网护栏，如图2所示。（3）当工作盘搭设完成后，在1045皮带南大巷距工作盘以北25m处安装两台型号为55kW的局部通风机并安装风筒。（4）所有前期准备工作完成后，采用松动爆破法在21022巷机头方向施工一个绞车硐室，硐室断面规格为宽×高×深=4.5×3.2×3.0m，绞车硐室顶板位置与21022巷机头段顶板位置一致。（5）绞车硐室施工完后，在硐室内安装一部型号P-60B型耙岩机，为了减小耙岩机钢丝绳磨损，绞车安装后在漏煤口处安装两根长度为0.8m、直径为0.20m滚管。（6）在工作盘上采用Y28型钻机对皮带巷顶板施工松动爆破孔进行挑顶施工，皮带巷挑顶断面规格为长×宽×深=4.5×4.5×2.2m，挑顶后及时对挑顶处施工永久支护。（7）皮带巷挑顶后，采用爆破分层掘进施工工艺从1045皮带南大巷向1045轨道南大巷方向施工皮轨联巷Ⅱ，施工断面规格为宽×高=4.5×3.2m。当巷道掘进10m后，施工巷道顶底板以7°斜坡下山掘进。下山掘进8.5m且见底后施工巷道沿14-3#层顶底板平行掘进，确保巷道高度为3.0m，直至与1045轨道南大巷贯通。（8）皮轨联巷Ⅱ与1045轨道南大巷贯通后，将耙岩机稳装在皮轨联巷预留底煤平台上，继续皮带巷帮开口施工机头段，与皮轨联巷Ⅱ施工工艺相同，如图3所示。（9）待皮轨联巷Ⅱ与机头段上分层施工到位后，采用松动爆破施工工艺对下分层底煤进行起底施工，起底施工后确保巷道断面规格符合设计要求。

4结语

（1）采用优化施工工艺后，巷道在施工期间只需安装一部耙岩机即可完成出煤，无需安装带式输送机，提高了巷道煤矸石运输效率，降低了人工安装输送机劳动强度。（2）采用上分层掘进施工工艺，实现上端面一次性成巷，保证了巷道施工安全，无需二次补打顶板支护，降低了挑顶施工劳动强度及支护成本费用，可节约劳动、支护材料成本费用共计达17万元。（3）采用搭桥式双向开口分层掘进施工工艺减少设备安装次数，避免了挑顶施工工序，加快了巷道掘进效率，比计划安排提前3.5d完成任务。

【参考书目】

［1］王磊.矿井大断面巷道快速掘进关键技术分析[J].机械工程与自动化，2018（05）：206-207.

［2］任瑞平.煤巷掘锚一体机化快速掘进技术与应用分析[J].神华科技，2018（03）：106-108.

［3］姜京涛.双循环爆破技术在煤矿巷道快速掘进中的应用[J].陕西煤炭，2018（04）：154-155.

［4］赵俊山.炮掘巷道快速掘进技术研究[J].山东工业技术，2018（14）：82.

［5］郝文印.大断面煤巷快速掘进支护技术研究[J].煤矿现代化，2018（05）：27-29+33.

作者:张聪 单位:大同煤矿集团四台矿