煤巷快速掘进技术

煤巷快速掘进技术

陈雷

淮北矿业（府谷）长城有限公司安徽省淮北市235000

摘要：本文介绍了府谷县沙沟岔煤矿利用连续采煤机快速掘进综采工作面大断面双平巷的配套设备与施工工艺。分析了影响连续采煤机双巷快速掘进的相关因素，提出了进一步加快掘进速度的具体做法。

关键词：连续采煤机；快速掘进；双巷掘进

1概述

府谷县沙沟岔煤矿属于资源整合矿井，现年产量210万吨。根据煤层赋存情况4-3煤下距5-2煤层间距超过60m，设计按煤层间距自然分为上下两组，其中上组煤主要开采4-3煤，兼顾回收其余4号煤层局部分岔可采区域，下组煤以开采5-2煤层为主，兼顾回收5-1、5-2上煤层局部分岔可采区域；根据确定的矿井开拓方式，矿井设一个主水平和一个辅助水平。主水平主要大巷均布置于5-2煤层中，水平标高为+1070m；辅助水平主要大巷均布置于4-3煤层中，水平标高为+1140m。煤层覆土厚度在37.62～121.26m之间，平均63.76m，瓦斯绝对涌出量0.96m3/min，无突出危险性。

根据《府谷县沙沟岔煤矿勘探/建井报告》，4-3～5-2煤层平均层间距77.8m，而5-2煤层的导水裂隙带平均最大高度为48.08m，不易引起地表水的补给增量，不易发生地表不均匀沉降等工程地质现象，因此对5-2煤开采影响较小。预测掘进工作面正常涌水量5.7m3/h，最大涌水量7.8m3/h。

根据整合区地质条件、煤层赋存和开采技术条件，结合矿井生产能力、井田开拓方式、开采机械化水平等因素。将本井田划分为四个盘区：5-2煤可采区域作为两个盘区，即为5201、5202盘区；4-3煤可采区域划为两个盘区，即为4301、4302盘区。开采顺序5201盘区→4301盘区→4302盘区→5202盘区。矿井初期开采5-2煤5201盘区，该盘区煤厚稳定，平均2.5m左右，5201盘区矿井设计2个掘进头，1个回采工作面。由于受老空区影响，回采工作面走向长度平均在800m--1000m，而每天回采推进度在10m--15m生产原煤平均在1.5万吨左右，为了生产能接替上，保证正常出煤，将连续采煤机用于高产高效矿井的煤巷掘进，逐步代替了以综掘机为主体的生产线。

2煤巷快速掘进施工工艺

2.1掘进工作面巷道布置

沙沟岔煤矿回采巷道掘进采用双巷布置方式，带式输送机巷用于皮带机的安装，辅助运输巷前期用于材料、设备运输，后期作为下一工作面回风巷。带式输送机巷与辅助运输巷间的中心距均为25.5m（净煤柱20m），带式输送机巷与辅助运输巷之间布置联络巷，用于避灾、材料、设备运输。联络巷间距50m（净煤柱45m）。巷道主要技术参数为：巷道设计均为矩形断面，带式输送机巷断面为5.6m×2.7m，辅助运输巷以及联络巷断面为5.4m×2.7m，巷道支护方式为锚网支护顶板，侧帮不支护，锚杆采用Ⅱ级无纵筋左螺旋纹钢筋，锚杆布置方式为矩形，锚杆规格为Ф18×1800mm，锚杆间排距为1000×1000mm。

2.2掘进工作面主要设备

连续采煤机掘进工作面设备主要有连续采煤机、锚杆机油泵、铲车、无轨胶轮车、给料破碎机、带式输送机、移动变电站、局部通风机等组成。

掘进工作面主要设备布置如图1所示（以沙沟岔煤矿520107掘进工作面为例）。

掘进工作面主要设备配备

2.3掘进施工工艺

连续采煤机掘进顺序如图1所示。连续采煤机落煤与顶板支护平行作业。连续采煤机在号带式输送机巷落煤，同时连续采煤机上的装载输送机把煤装到连续采煤机后面的运煤车（无轨胶轮车）内，煤由运煤车运入给料破碎机，在由破碎机均匀送入平巷带式输送机运出。与连续采煤机割煤的同时，顶板支护工在‚号辅助运输巷内进行支护工作，其作业顺序为定眼位、钻眼、安装锚杆。连续采煤机切割推进6.0m后退出号带式输送机巷，转移至临近的‚号辅助运输巷作业，这时完成‚号辅助运输巷顶板支护作业的人员进入号带式输送机巷支护顶板。铲车跟随锚杆支护工清理巷道底板浮煤以及杂物，杂物和矸石可装入无轨胶轮车升井，以保证巷道环境卫生清洁。

3影响掘进工作面快速掘进的因素

在沙沟岔煤矿这种特定的浅埋深近水平煤层赋存条件和低瓦斯、顶板比较稳定的开采条件下，影响连续采煤机快速掘进的因素主要有以下几点。

（1）带式输送机延伸次数频繁，平均3天延伸一次，影响掘进工作面进尺。

（2）由于连续采煤机后跟无轨胶轮车运煤，导致了底板淤泥较多，后路环境差，每班要安排专人清理巷道，降低了胶轮车的功效，影响了掘进速度。

（3）受施工工艺影响，联络巷施工较多，施工封闭墙工作量大，影响了掘进速度。

（4）连续采煤机司机对连续采煤机的操作熟练程度以及维修工对连续采煤机的维护检修能力，是制约快速掘进的关键因素。

4提高快速掘进的措施

为了提高掘进速度，确保综采工作面正常接替，对影响掘进工作面快速掘进的诸多因素，可采取下列措施。

4.1改进掘进方案及优化支护设计

（1）加大一次掘进循环进度。现连续采煤机一次掘进进尺为6.0m，主要是考虑连续采煤机司机在永久支护下作业。为了提高掘进效率，将掘进工作面掘进循环进度由原来的6.0m提高到9.0—12m，顶板条件较好时可达到15m，同时要求连续采煤机司机必须使用遥控器操作连续采煤机进行切割煤体，这样连续采煤机司机就可以远离空顶区域，在永久支护下工作，以确保连续采煤机司机的人身安全。

（2）优化锚杆支护参数。在满足安全生产的前提下，锚杆间排距由原来的1000×1000mm优化为1250×1100mm，每个钻孔树脂锚固剂用量由原来的2支锚固剂优化为1支锚固剂，进一步提高人工效率，提高掘进速度。

（3）优化锚杆紧固方法。原来采取人工用加工的特殊工具紧固锚杆，这种方法费时费力，可更改为用风动扳手紧固锚杆，风动扳手动力来源于风压，省时省力，效率高，从而节省紧固锚杆时间，提高人工效率。

4.2对掘进设备进行优化提高

（1）锚杆支护速度一直是影响连续采煤机双巷快速掘进的关键因素之一，现在施工方法是连续采煤机落煤后支护工2人配1台锚杆机支护顶板，费工费时，人工效率低。可采用十臂式顶板锚杆机代替人工打眼支护顶板，十臂式顶板锚杆机可同时施打锚杆10根，使工作面每排锚杆支护速度由原来的20分钟降低到5分钟，最大限度地提高了支护速度。

（2）现连续采煤机后跟无轨胶轮车运煤，弊端很多，可采用连续运煤系统代替无轨胶轮车，提高了连续采煤机的掘进速度。连续运煤系统运输距离可达90.7m，可以在隅角处拐弯，运输能力达到2000t/h。掘进工作面采用了连续运煤系统后，也使得巷道底板泥水化得到了有效的控制，节省了专人清理巷道的人员。

（3）现带式输送机机尾比较笨重，每次向前挪移机尾时需用给料破碎机向前拉动机尾，费时费工，可采用迈步自移机尾，以提高工作效率。

（4）现用连续采煤机一次切割宽度为3.3m，不能一次切割整个断面，需两次切割至设计断面，工作效率低，可采取全断面掘进机一次切割至设计断面，实现快速掘进。

4.3联络巷原设计50m一个，联络巷施工较多，封闭墙施工很难跟上，制约生产，可采取100m一个联络巷，少施工联络巷以及封闭墙，从而提高功效，加快掘进速度。

4.4强化职工技能培训

组织连续采煤机司机以及维修工定期进行培训学习，提高他们的技术水平，以便更能熟练的操作连续采煤机、维修连续采煤机，从而节省时间，提高掘进进尺。

5对快速掘进的思索

衡量快速掘进技术不仅局限于单进水平这一指标，还要从施工技术、生产占用设备、作业人员以及生产成本等综合评价。

（1）优化设计，减小施工断面，提高掘进速度。现各矿井下巷道断面一般为5.0--6.0m，在满足通风、设备运输以及施工工艺等条件下，可将巷道断面进一步的缩小，以便快速掘进。

（2）进一步优化连续采煤机后面的配套运输设施。

（3）对掘进职工进行综合培训，提高他们的技术水平，让他们做复合型人才，以实现减员提效。

（4）可适当的改变部分巷道的施工工艺，减少无效的进尺，以降低生产成本，提高经济效益。比如：可以把每个盘区首采工作面和末采工作面靠近边界煤柱一侧的回采巷道由双巷布置改为单巷布置。

6结束语

实践证明，在煤巷快速掘进过程中，机械化掘进技术有着不可替代的作用，随着快速掘进技术的不断更新发展，煤矿企业还应不断提高自身的煤巷快速掘进水平，从而为煤矿企业取得更高的经济效益和社会效益，以促进煤矿的快速发展。

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