1、大断面综采切眼快速成巷掘进技术研究摘 要：由于在施工过程中往往面临着顶板稳定性不佳、成巷速度不理想、施工成本过高等问题，大断面综采切眼施工工艺已经成为矿山生产过程中的一大难点，必须采取有效的对策予以改善。有鉴于此，生产实践中可采取协同掘进的方式和锚杆联合支护技术，提高作业的工作效率和安全系数，使大断面切眼施工工艺更加适用于现代化综采工作面高产高效的特点，从根本上改善综采开切眼过程中采掘接续紧张的问题，并有效降低生产中发生安全事故的几率。 关键词：大断面综采切眼快速成巷掘进方式支护技术 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1 概述 作为煤炭开采过程中的一个难点，大断面综采切眼在施工
2、过程中往往面临着控顶面积大、破碎层岩煤接触面大导致的顶板稳定性不佳、成巷速度不理想等问题，造成其施工成本的提高和安全管理难度的增大。随着综采设备性能的不断提升以及管理水平的不断提高，工作面推进速度不断加快，而大断面切眼施工掘进速度慢、劳动强度高、安全管理难度大等问题，对矿井采掘衔接关系造成一定的影响，必须采取有效的方法对其进行改进，加快大断面综采切眼的掘进施工速度。实践中，可采取两台掘进机协同施工的方式，以进行小断面导硐的掘进机为先导，另一台掘进机随后扩帮，并采取锚杆联合支护等技术提高支护的速度和可靠性，从根本上提高掘进效率，改善开切眼过程中采掘接续紧张的问题。2 大断面综采切眼快速成巷掘进的
3、施工方法 2.1 掘进工艺分析 受目前常用综掘机性能及工况条件的限制，综掘机往往不能一次性达到开切眼的设计断面要求，而需要采用二次扩眼工艺使断面达到理想的规格。传统的小断面掘通切眼加炮掘的工艺由于支护难度高、后期维护复杂而导致了施工进展的缓慢，有鉴于此，可根据工作面煤层的实际情况，考虑采取两台掘进机协同施工的方式进行作业。第二台综掘机在距导硐工作面 50m 处进行扩帮，使掘进一次性达到其宽度要求，从而有效提高掘进效率和质量。 具体的切割作业中，首先应依据煤层状态设计切割路线，选择从巷道左下角进刀掏窝槽，由左向右、由底向顶依次循环进行切割，最后刷帮使巷道成形。其次，综掘机做好准备工作后，应在空载
4、情况下启动切割系统，先转动截割头，依靠掘进机行走履带、伸缩油缸和升降油缸进行掏槽工作，当截割头进入煤壁的深度达到 600mm 时掏窝槽作业即可完成。再次，上述工艺完成后，应关闭行走马达，让装载部与刮板输送机工作，使铲板紧贴底板，并落下后部稳定器将掘进机略微抬高，使机器在切割过程中有良好的稳定性。驱动切割头过程中，应沿断面宽度水平摆动，开掘横槽。切割头移动到位后，使其开高一段距离，每次跨距均应600mm，接着驱使切割头水平摆动。重复以上动作，直至完成整个断面的切割工作。实际工作中，可采用悬臂式纵轴掘进机等综掘设备进行切眼，运煤则可采用刮板运输机。在导硐面掘进过程中，应同时进行巷道顶板的支护工作，
5、并在扩帮后，及时对新揭露的顶板采取有效的支护措施。 2.2 支护方案的选择及应施工中注意的问题 支护系统一般分为临时支护和永久支护两种形式，扩帮侧巷道顶板支护除不支设单体支柱外，通常其他与导硐支护相同。具体的支护方案则需根据充分的现场调查来决定，通过对煤层地质力学评估、围岩结构、强度及锚固力等因素的分析，采取不同的支护方案。如在局部煤岩较好的地方可采用托木锚杆支护，遇破碎层及地质构造的地方采用锚网支护，腰线下 1.2m 位置可视情况选择不支护。对于大跨度大断面，还应参考其自然冒落拱高。即高度 H=B/2f，式中 H 为自然冒落拱高度，B 为巷道跨度，f 为煤岩系数。在设计巷道断面一定的情况下，
6、可利用锚杆的特点，即改变顶板煤岩应力结构来提高强度，并在巷道掘进过程中，使煤岩层径向力在一定条件下不在初期释放出来，使其减小到最低程度，从而降低了自然冒落顶高度及跨度，提高了安全系数。为给今后的掘进作业积累可靠的依据，还必须对施工过程中顶板的位移进行监测。监测数据表明，巷道在施工过程中，顶板的垂直位移量大于水平位移，下沉量在 4h内随着时间而逐渐增加，然后逐渐减小，至 7h 后不再变化。 2.3 安全措施 为提高两台综掘机共同作业中的安全性，应采用下列措施加强对工作面内人员、设备的保障：首先，应保证扩帮掘进机滞后导硐综掘机至少 50m 的安全距离，当不能保证安全距离时，必须停止扩帮掘进机的施工
7、。其次，导硐工作面备齐当班需要的施工设备、用具、支护材料，人员尽量不经过扩帮作业地点。掘进机扩帮作业时，如果人员确需通过时，两施工地点必须电话联系，停止掘进机运转后，方可行人。再次，切眼中间支设的单体支柱上应安设双层金属菱形网，将扩帮作业地点与导硐侧的空间隔离开，防止掘进机甩矸伤人。单体支柱保证初撑力应90kN，并拴齐防倒链和防倒拉杆。金属网之间必须绑扎牢固。掘进机内外须喷雾完好，水压达到规定要求，截割时，严格使用好内外喷雾降尘，保证扩帮作业地点良好的空气质量。此外，还应做好通风工作，保证扩帮地点有足够的风量，确保瓦斯等有害气体不超限。 3 效益分析 通过上述工艺改进后，与传统单台掘进机作业相
8、比，协同掘进在顺利完成施工任务的同时，节约了近一半的总工时，为采掘工作面接续效率的提高赢得了时间。随着工期的缩短，人员和设备的成本得到了节约，顶板下沉时间缩短，降低了切眼维护的工作强度。此外，通过锚杆联合支护的应用，加强了对围岩和顶板的控制，使整个工作面空间的安全性有所提高，有效防止了冒顶等安全事故的发生。 4 结语 综上所述，为配合现代综采设备的工作效率，掘进方式也应依照工作面施工的具体条件进行不断的改进和完善。实践中对两台综掘机协调工作的掘进方式和锚杆、锚网联合支护的探索，为今后该类大断面综采工作面的快速掘进积累了宝贵的成功经验。 参考文献 1 王广朋, 陈放. 大断面综采切眼支护技术在新安煤矿中的探索与实践J. 科技信息, 2010, (26). 2 王琳琳. 大断面煤层巷道快速掘进技术研究J. 山西煤炭, 2011, (08). 3 宋亚新. 复合顶板条件下大断面切眼的掘支施工工艺J. 中国科技信息, 2010, (16). 4 蒋绪成. 综采大断面切眼支护技术研究J. 中小企业管理与科技(下旬刊), 2009, (12).
