论文部分内容阅读
[摘要]本文根据工程实际条件，从巷道支护设计、施工工艺等方面进行分析、研究，总结出了一套较为系统、完善、优良的大跨度煤巷的掘进施工方法，并在香山矿戊9-0-22160机巷施工中得到了应用，实践表明该方法能够较大的提高大倾角煤巷的掘进速度。
[关键词]大跨度煤巷支护设计施工工艺改良应用
中图分类号：TD263.5+6 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）31―0229―01
引言
我国的煤炭所占的比重在一次性能源结构中一直是70％以上，煤矿巷道掘进与支护工程量很大。近几年采掘工作面采与掘的比例一直维持在1：3.1左右，采掘比例失调，综掘的发展远滞后于综采。当前，随着经济的高速发展，对能源的需求更大，尤其是煤炭的需求，综掘已满足不了综采的这种现象更加明显。因此要大大提高煤巷快速掘进，对于煤矿来说具有重大意义。快速综掘是指，在用掘进机掘进的巷道内，配备转载运输、通风除尘、支护设施、辅助运输、测量定向、安全保障、供电等设备或系统，组成一个综掘机械化作业线。形成一条效率高、相互配合、机械化生产的掘进系统[1]。
本文根据工程实际条件，从巷道支护设计、施工工艺等方面进行分析、研究，总结出了一套较为系统、完善、优良的大跨度煤巷的掘进施工方法，并在香山矿戊9-0-22160机巷施工中得到了应用。
1.工程概况
香山矿戊9-0-22160机巷掘进工作面担负着戊9-0-22160综采工作面进风、运煤任务。该巷道布置在戊9-0 煤层中，巷道开口标高-480m，终点标高-481.5m。巷道设计长度1300m，沿戊10顶板掘进，戊9-0煤层倾角平均为13°，戊9煤层煤厚平均1.6m，戊10煤层平均煤厚2.2m，大部分巷道为戊9、戊10合层，合层厚度4.2m，无较大地质构造。巷道原设计为半圆拱形断面，采用锚网索支护，巷道宽×高：5200㎜×3200㎜，S掘=16.89㎡，S净=16.46㎡。由于采掘接替紧张，因此，找到一种快速掘进的方法来提高掘进速度成为当务之急。
图1戊9-0-22160机巷巷道布置平面图
2.制约大跨度煤矿掘进速度的主要因素
2.1粗放的支护设计
就目前大部分煤矿煤巷巷道支护设计来说，由于工程紧、任务重，大部分巷道支护设计缺乏细致的、科学的分析、研究和计算，而是通过工程类比法来确定巷道的支护参数[2]。而每一条巷道所处的环境、地质条件又往往是不一样的，这样以来，粗放的巷道支护设计往往会出现三种情况：一是所设计的支护方案不能满足巷道支护要求，造成施工后的巷道短期内前掘后翻；二是所设计的支护方案正好满足巷道支护要求；三是所设计的支护方案远远超过巷道的支护要求，造成人力和支护材料的浪费。
2.2掘支不匹配的影响
大跨度煤巷掘进施工中，往往出现支护速度与掘进速度不匹配的情况，尤其是综掘工作面，单纯的综掘机掘进速度可达30米 /天（在戊9-0-22160机巷工作面条件下），而常规的气动锚杆钻机支护速度却只能达到12米/天（在戊9-0-22160机巷工作面条件下）。
3.技术改进方案
3.1优化支护设计
根据戊9-0-22160机巷地质条件，顶底板岩性和巷道设计宽、高，使用FLAC3D软件对该巷道进行了数值模拟分析，分析结果显示原支护设计能够远远满足巷道支护要求，对人力、材料造成了不必要的浪费，原支护方案改良如下：
原设计支护方案为：锚杆采用ø20㎜×2400㎜高强锚杆，间排距：700㎜×700㎜，每根锚杆2卷Z2355树脂药卷；锚索采用ø17.8㎜×7000㎜钢绞线，间排距：2100㎜×1800㎜，每眼3卷Z2355树脂药卷。
优化后支护方案为：锚杆采用ø20㎜×2400㎜高强锚杆，间排距：900㎜×900㎜，每根锚杆2卷Z2355树脂药卷；锚索采用ø17.8㎜×7000㎜钢绞线，间排距：2100㎜×1800㎜，每眼3卷Z2355树脂药卷。
经过改良支护设计，每排锚杆支护数量由17根减少到13根，平均每米锚杆支护减少2.8根，节约工时28min/m。
3.2引进新设备，提高锚杆支护效率
常规的MQT系列气动锚杆钻机，在戊9-0-22160机巷施工时，每打一个顶锚杆眼平均20min，支护效率低下。经过外出考察学习，引进了MYT-125液压锚杆钻机后，每打一个顶锚杆眼平均用时12min，锚杆支护效率提高了40%。
3.3施工工艺的改进
（1）针对目前掘进机司机割煤技术因人不同，所用的时间的差异性，必须要加强司机的技术培训，在掘进前要对巷壁进行检查，调整进刀速度，转变观念保证施工质量和效果。
（2）尽可能延长顶帮锚杆安装平行作业时间，在保证安全的前提下采用顶锚杆安装超前帮一排，保证顶帮同时作业不受影响。
（3）在现有条件允许的范围内，使上面根据影响现场掘进速率所提出的七个平行作业能够实现。
（4）施工单位队长、技术员组织职工培训学习，熟练掌握操作技术技巧，保证各设备正常运转，保持正规循环。
（5）充分发挥综掘机效能，为充分发挥机械化掘进效能，生产中细化了综掘机切割顺序和检查、维修时间，杜绝截割煤过程中事故发生，最大限度地提高综掘机使用效率。
（6）在条件的允许的范围内，尽量采用掘锚一体化技术。因为在整个掘进周期内，掘进和锚杆支护是所用时间最长的工段，而如果单独采用掘进机掘进、单体锚杆机钻装锚杆这种掘进方式，往往会导致相互机器的空闲停滞现象，这对于掘进期间设备的利用率是一种高度浪费，同时在实践过程中，很多时候并不能满足快速掘进的需要。所以在快速掘进技术实施中，尽量实现掘进与支护平行作业，这样才能保证快速掘进。
4.效果分析
通过对支护设计方案的改进，引进新的锚杆支护设备和对施工工艺的改良，使大跨度煤矿掘进速度较以前有明显的提高。一个循环时间缩短了90min，每小班进尺提高了2.2m，每天进尺提高了5.8m。（采用“三八”制作业，两班半生产，半班检修。）
表1改良前后对比表
5.结语
（1）大跨度煤巷由于粗放的支护设计、掘支不匹配、落后的设备和不和谐的施工工艺等因素影响了施工进度。
（2）通过对巷道围岩进行数值分析、模拟优化，得出了新的科学的支护方案。
（3）通过引进新的支护设备，改良施工工艺，使大跨度煤巷掘进速度较以前有明显的提高。
（4）改良方案在香山矿戊9-0-22160机巷得到成功施工，掘进速率提高了80%，在大跨度复合顶板条件下，月度单进水平突破了300m。
参考文献
[1] 张林杰等. 浅谈在煤巷掘进中的快速综掘技术.《装备制造》，2009，04期
[2] 白景峰等，浅谈在煤巷掘进中的快速综掘技术.《锚杆支护》，2007，02期
[3] 张吉春.煤矿开采技 术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007：173-175
作者简介
许建阔（1988.10—— ），男，汉族，浙江省苍南县人，现平顶山天安煤业香山矿有限公司从事技术管理工作。
[关键词]大跨度煤巷支护设计施工工艺改良应用
中图分类号：TD263.5+6 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）31―0229―01
引言
我国的煤炭所占的比重在一次性能源结构中一直是70％以上，煤矿巷道掘进与支护工程量很大。近几年采掘工作面采与掘的比例一直维持在1：3.1左右，采掘比例失调，综掘的发展远滞后于综采。当前，随着经济的高速发展，对能源的需求更大，尤其是煤炭的需求，综掘已满足不了综采的这种现象更加明显。因此要大大提高煤巷快速掘进，对于煤矿来说具有重大意义。快速综掘是指，在用掘进机掘进的巷道内，配备转载运输、通风除尘、支护设施、辅助运输、测量定向、安全保障、供电等设备或系统，组成一个综掘机械化作业线。形成一条效率高、相互配合、机械化生产的掘进系统[1]。
本文根据工程实际条件，从巷道支护设计、施工工艺等方面进行分析、研究，总结出了一套较为系统、完善、优良的大跨度煤巷的掘进施工方法，并在香山矿戊9-0-22160机巷施工中得到了应用。
1.工程概况
香山矿戊9-0-22160机巷掘进工作面担负着戊9-0-22160综采工作面进风、运煤任务。该巷道布置在戊9-0 煤层中，巷道开口标高-480m，终点标高-481.5m。巷道设计长度1300m，沿戊10顶板掘进，戊9-0煤层倾角平均为13°，戊9煤层煤厚平均1.6m，戊10煤层平均煤厚2.2m，大部分巷道为戊9、戊10合层，合层厚度4.2m，无较大地质构造。巷道原设计为半圆拱形断面，采用锚网索支护，巷道宽×高：5200㎜×3200㎜，S掘=16.89㎡，S净=16.46㎡。由于采掘接替紧张，因此，找到一种快速掘进的方法来提高掘进速度成为当务之急。
图1戊9-0-22160机巷巷道布置平面图
2.制约大跨度煤矿掘进速度的主要因素
2.1粗放的支护设计
就目前大部分煤矿煤巷巷道支护设计来说，由于工程紧、任务重，大部分巷道支护设计缺乏细致的、科学的分析、研究和计算，而是通过工程类比法来确定巷道的支护参数[2]。而每一条巷道所处的环境、地质条件又往往是不一样的，这样以来，粗放的巷道支护设计往往会出现三种情况：一是所设计的支护方案不能满足巷道支护要求，造成施工后的巷道短期内前掘后翻；二是所设计的支护方案正好满足巷道支护要求；三是所设计的支护方案远远超过巷道的支护要求，造成人力和支护材料的浪费。
2.2掘支不匹配的影响
大跨度煤巷掘进施工中，往往出现支护速度与掘进速度不匹配的情况，尤其是综掘工作面，单纯的综掘机掘进速度可达30米 /天（在戊9-0-22160机巷工作面条件下），而常规的气动锚杆钻机支护速度却只能达到12米/天（在戊9-0-22160机巷工作面条件下）。
3.技术改进方案
3.1优化支护设计
根据戊9-0-22160机巷地质条件，顶底板岩性和巷道设计宽、高，使用FLAC3D软件对该巷道进行了数值模拟分析，分析结果显示原支护设计能够远远满足巷道支护要求，对人力、材料造成了不必要的浪费，原支护方案改良如下：
原设计支护方案为：锚杆采用ø20㎜×2400㎜高强锚杆，间排距：700㎜×700㎜，每根锚杆2卷Z2355树脂药卷；锚索采用ø17.8㎜×7000㎜钢绞线，间排距：2100㎜×1800㎜，每眼3卷Z2355树脂药卷。
优化后支护方案为：锚杆采用ø20㎜×2400㎜高强锚杆，间排距：900㎜×900㎜，每根锚杆2卷Z2355树脂药卷；锚索采用ø17.8㎜×7000㎜钢绞线，间排距：2100㎜×1800㎜，每眼3卷Z2355树脂药卷。
经过改良支护设计，每排锚杆支护数量由17根减少到13根，平均每米锚杆支护减少2.8根，节约工时28min/m。
3.2引进新设备，提高锚杆支护效率
常规的MQT系列气动锚杆钻机，在戊9-0-22160机巷施工时，每打一个顶锚杆眼平均20min，支护效率低下。经过外出考察学习，引进了MYT-125液压锚杆钻机后，每打一个顶锚杆眼平均用时12min，锚杆支护效率提高了40%。
3.3施工工艺的改进
（1）针对目前掘进机司机割煤技术因人不同，所用的时间的差异性，必须要加强司机的技术培训，在掘进前要对巷壁进行检查，调整进刀速度，转变观念保证施工质量和效果。
（2）尽可能延长顶帮锚杆安装平行作业时间，在保证安全的前提下采用顶锚杆安装超前帮一排，保证顶帮同时作业不受影响。
（3）在现有条件允许的范围内，使上面根据影响现场掘进速率所提出的七个平行作业能够实现。
（4）施工单位队长、技术员组织职工培训学习，熟练掌握操作技术技巧，保证各设备正常运转，保持正规循环。
（5）充分发挥综掘机效能，为充分发挥机械化掘进效能，生产中细化了综掘机切割顺序和检查、维修时间，杜绝截割煤过程中事故发生，最大限度地提高综掘机使用效率。
（6）在条件的允许的范围内，尽量采用掘锚一体化技术。因为在整个掘进周期内，掘进和锚杆支护是所用时间最长的工段，而如果单独采用掘进机掘进、单体锚杆机钻装锚杆这种掘进方式，往往会导致相互机器的空闲停滞现象，这对于掘进期间设备的利用率是一种高度浪费，同时在实践过程中，很多时候并不能满足快速掘进的需要。所以在快速掘进技术实施中，尽量实现掘进与支护平行作业，这样才能保证快速掘进。
4.效果分析
通过对支护设计方案的改进，引进新的锚杆支护设备和对施工工艺的改良，使大跨度煤矿掘进速度较以前有明显的提高。一个循环时间缩短了90min，每小班进尺提高了2.2m，每天进尺提高了5.8m。（采用“三八”制作业，两班半生产，半班检修。）
表1改良前后对比表
5.结语
（1）大跨度煤巷由于粗放的支护设计、掘支不匹配、落后的设备和不和谐的施工工艺等因素影响了施工进度。
（2）通过对巷道围岩进行数值分析、模拟优化，得出了新的科学的支护方案。
（3）通过引进新的支护设备，改良施工工艺，使大跨度煤巷掘进速度较以前有明显的提高。
（4）改良方案在香山矿戊9-0-22160机巷得到成功施工，掘进速率提高了80%，在大跨度复合顶板条件下，月度单进水平突破了300m。
参考文献
[1] 张林杰等. 浅谈在煤巷掘进中的快速综掘技术.《装备制造》，2009，04期
[2] 白景峰等，浅谈在煤巷掘进中的快速综掘技术.《锚杆支护》，2007，02期
[3] 张吉春.煤矿开采技 术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007：173-175
作者简介
许建阔（1988.10—— ），男，汉族，浙江省苍南县人，现平顶山天安煤业香山矿有限公司从事技术管理工作。