综掘技术在煤矿岩巷施工中应用研究

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（神华新疆能源有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830027）

摘 要：岩巷掘进在煤矿建设和生产中，占有重要的位置。但由于相关因素影响，岩巷掘进技术的发展缓慢已越来越成为矿井可持续性发展的瓶颈。结合工作实际，分析了在煤矿岩巷中快速掘进的施工经验。

关键词：综掘；露天煤矿；岩巷

中图分类号：TB 文献标识码：A文章编号：1672-3198（2011）01-0290-01

1 前言

随着煤炭市场需求的扩大，特别是采煤设备和采煤技术水平的提高，煤炭生产能力又一次大幅度提高，致使巷道掘进工程量加大，生产接续十分紧张。为了保证矿井生产的正常接续，必须加快巷道掘进的施工进度。岩巷掘进在煤矿建设和生产中，占有重要的位置。在新井建设中，岩巷掘进工程量一般约占总工程量的40%-50%，施工工期占35%-50%；在生产矿井中占总工程量的25%左右。但由于我国的掘进设备革新慢，适应性差、技术不过关等因素影响，岩巷掘进技术的发展缓慢已越来越成为矿井可持续性发展的瓶颈，也是广大技术人员需要研究的关键性问题。本文结合工作实际，谈谈在煤矿岩巷中快速掘进的施工经验，以便和同行探讨。

2 工程概况

神华新疆能源有限责任公司准东露天煤矿位于吉木萨尔县北偏西约350°方向，距乌鲁木齐218km。准东煤矿输煤斜巷一标段工程于2009年7月18日开工，截至2009年9月18日已施工309.7m，平均月进度已超过150m。输煤斜巷地表开口＋555.876水平（实际标高）至＋437水平，设计全长818.84米。输煤斜巷位于Bm煤层底板的岩层中，巷道设计净宽4200mm，净高2680mm，巷道铺底厚150mm，基础深350mm。巷道倾角上而下由12°198.220m、9.6°38m、7.2°585.285m依次变化。此次施工主要工程主要内容有：表土段明槽开挖、巷道混凝土浇注、巷道基岩掘进施工、巷道挂网锚喷支护、躲避硐室掘进及支护、扶手安装等工程。

3 地质概况

勘探区内可采煤层只有一层，即Bm煤层，结构简单，勘探区风化带（地表以下46m）以下均可开采，可采性指数为96%，原煤（除去风化煤）真厚度为41.98m-74.92m，平均62.52m，属稳定-较稳定、巨厚倾斜煤层、具有得天独厚的露天开采条件。顶、底板岩性为：粉砂岩、泥岩为主，其次含有少量中粗粒砂岩，细砂岩。该输煤斜巷位于Bm煤层底板且距离Bm煤层35m的岩层中掘进，根据采样钻孔统计结果，首采区内剥离物强度小于6MPa的岩石比例为15.60%，介于6－15MPa的岩石比例为39.72%，大于15MPa的岩石比例为44.68%，本区剥离物强度属于二类二型的中硬岩体。区内构造总体主要表现为单斜构造，构造较为简单。矿区地下水类型单一，水文地质条件十分简单，主要为侏罗系碎屑岩类层间孔隙裂隙水，局部上复的薄层第四系松散堆积物构成透水不含水层。

4 支护设计

4.1 临时支护

采用综掘机掘进、临时前探梁作为临时支护，工作面每掘进一刀，前探梁紧随至迎头并支护到位。临时支护制作材料为：

（1）锚杆规格φ20×2200mm的螺纹钢，锚固剂规格2335型树脂锚固剂，每根锚杆配两根锚固剂；

（2）金属普通前探梁加锚网联合临时支护，控顶距不大于900mm，前探梁规格、3根4寸钢管，每根长3500mm加工制作；

（3）金属网规格：用φ4.0mm冷拔丝制作，长×宽2000mm×1000mm；网格间排距100mm×100mm。

4.2 永久支护

设计输煤斜巷表土段采用钢筋砼砌支护，壁厚400mm，砼强度为C20。表土段设置底拱，底拱采用混凝土砌筑，砼强度为C20。钢筋混凝土段进入基岩5m后，若围岩密实稳定，可改为锚网喷支护。喷射厚度不小于50mm，砼强度C20。

设计输煤斜巷基岩段采用锚网喷支护，壁厚100mm，砼强度等级为C20。表土段躲避硐为砌碹支护，壁厚300mm，砼标号C20，底板厚150mm。基岩段躲避硐为锚喷支护，喷厚100mm，砼标号C20，底板厚150mm。

永久支护材料为：

（1）锚杆：φ20mm×L2200mm的无纵筋全螺纹钢等强树脂锚杆，锚杆间排距800mm×800mm。锚杆采用加长锚固，锚固长度不小于700mm，锚固力3.0t以上。锚固剂：CK2335型树脂锚固剂（长度35，直径23，凝固速度为快速40秒）。

（2）网片规格：采用φ4.0mm的冷铁丝，长2000mm×宽1000mm网格100mm×100mm。网片搭接宽度不小于100mm，并用不少14#铁丝绑扎，300mm一道。托盘：长100mm×宽100mm×厚10mm。

5 输煤斜巷施工工艺

施工中以人为本，发挥人才优势，推动技术进步，组织科研攻关小组，克服技术难题，加强管理，采取激励机制，提高劳动者的积极性，提高职工操纵机械设备的熟练程度，确保正规循环，缩短循环时间，提高劳动效率，加快施工速度。加强机电设备管理，实行包机维修，使设备处于100%完好状态。严把材料进货验收关，杜绝不合格产品进入工程实体。

5.1 表土、风化基岩及过渡段施工

根据设计要求和现场地质情况，为保证工程质量及施工安全，采用前探梁作为临时支护，必要时锚喷，防止土层风化和掉落。挖掘时施工段长初步定位0.6-1.2m（施工时可视具体情况进行调整），掘够一个段长后做永久支护。

在输煤斜巷进入暗硐硐口施工或遇风化基岩段，在前探梁临时支护下仍无法前进的情况下，采取架设钢支架、锚网喷临时支护，以及管棚超前小导管注浆支护，临时支护作为永久支护的一部分。工作面架棚临时支护工艺为：开挖上台阶弧形导坑拱部挂网、喷浆（有必要时）开挖上台阶核心开挖下台阶边墙挂网、喷浆（有必要时）落底开挖架设工字钢棚、前探梁钢管，超前支护下一开挖面墙体支护拱部支护开挖上台阶弧形导坑。

5.2 斜巷掘砌施工工艺

斜巷基岩段施工采用佳木斯产EBZ-150型综掘机，配合两台DTL80/40型可伸缩皮带机排矸。综掘机采用液压前探梁或临时前探梁支护，工作面每进一刀，前探梁必须支护到位，采用锚网护顶。

5.3 锚喷支护作业

首先在停机后紧跟工作面拱部进行挂网，采用MQT-100型气动锚杆机打拱部锚杆进行初次支护、然后再墙体挂网，用锚杆机打墙体锚杆进行支护，采用ZP-Ⅶ型喷射机，人工操作喷头。初喷砼厚50mm左右，然后分层喷射达设计厚度。

掘进后应及时挂网打锚杆支护，锚杆至工作面距离不得超过锚杆排距（800×800mm），锚杆要垂直岩面，向心布置，托盘密贴岩面，外露长度不得超过40mm。

喷射砼所用的水泥、水、骨料、外加剂的质量必须符合设计要求，混合料的配比准确，砼搅拌机拌料，随拌随用，喷射前必须找掉危岩，冲洗岩帮重新找线，确保设计尺寸。喷浆应将喷头垂直岩面，喷头距岩面以1.0-1.2m为宜，并根据实际情况调节风量及水和料的配比，以达到最佳效果，减少回弹，同时做好回弹料的回收利用工作。喷砼必须安排专人照灯、指挥，成型后巷道应达到墙体平直，拱部圆顺，坚持挂线喷浆制度，喷浆顺序应先墙后拱，螺旋状喷射。

5.4 输煤斜巷铺底施工

铺底采用集中搅拌站搅拌混凝土，井口一台HBT100C型混凝土输送泵φ108mm钢管输送混凝土，风动振动棒振捣。HBT100C型混凝土输送距离水平达2000m，输送能力100m3/h。斜井明槽段底板、基岩段路面采用150mm厚混凝土结构，混凝土强度C20。

6 防治水措施

为确保施工质量及施工安全，必须对输煤斜巷涌水进行治理，施工时采用多层次的防、截、导、注相结合的综合防治水措施，做到“有疑必探、先探后注、不探不掘”。

根据水文地质资料，巷道掘进接近可疑层位时，先将工作面浮矸清理干净，并在迎头设集水坑，以便集中排水；然后用MK-4型液压钻机在巷道顶部及两帮底部打3个φ75mm探孔，探孔向外偏斜3-5°。眼深超过可疑层位5m，并制定防止探孔突水措施。

在注浆过程中，对于岩层裂隙发育，裂隙跑浆量较大的情况，采取在水泥浆内加入一定数量的骨料注入岩层内，使骨料在浆液外泄时留在裂隙内以堵塞裂隙，并封注浆液，或采取断续开机，使裂隙内浆液有一定的凝固时间，并使混合器以下的管路内浆液基本初凝后注入岩层缝隙内，以达到充填密实的目的。