22061巷快速掘进及围岩控制.pdf

2023 年 8 月2023 年第 8 期22061 巷位于 22062 巷（已掘）东南方、2207 工作面（已采）西北方、二采区运输巷（已掘）西南方、原青洼煤业老三采区（已采）东北方。22061 巷设计总长度 437.884 m，毛高 2.9 m，净高 2.8 m，毛宽 5.0 m，净宽 4.8 m，毛断面积 14.50 m2，净断面积 13.44 m2。1掘进施工工艺采用一次成巷的作业方式掘进。采用“三八制”作业形式，两班生产，一班检修准备。掘进方式为综掘，循环形式为多循环。循环进度：2.4 m，1.6 m，0.8 m。循环进度 2.4 m 时，最大空顶距 2.8 m，最小空顶距0.4 m；循环进度 1.6 m 时，最大空顶距 2.0 m，最小空顶距 0.4 m；循环进度 0.8 m 时，最大空顶距 1.2 m，最小空顶距 0.4 m。施工作业过程中采用机械化（EBJ-120TP 型掘进机）作业施工，割、装、运煤（矸）与运料可平行作业，缩短循环时间，提高单进，巷道顶、帮采用锚杆支护施工技术1-3。1.1掘进工艺流程工人进入作业位置后，首先应对现场环境进行检查；然后，在确认安全的情况下开始调整掘进设备，例如刮板输送机等；最后，在生产过程中要时刻注意顶板的情况，严格控制空顶距，并及时敲掉顶板上的活矸。通过这样的流程进行循环，就可以实现巷道的安全掘进。施工工艺流程为：交接班准备（检查设备、中线及工作面质量、安全情况）延接刮板输送机（胶带输送机）割、装、运煤（矸）、备料，退掘进机敲帮问顶临时支护永久支护安全质量检查、验收。设备检修应该由专业的维修工完成。重点是对生产设备进行检修，主要有刮板输送机、电缆、水泵及风筒等的检修。检修完成后要确保无安全隐患，所有电源线均接在正确的位置。检修作业工艺流程为：交接班（安全检查）检修、延伸刮板输送机（胶带输送机），检修机组，移压风自救、防尘设施，接风筒，接水泵，续电缆等安全检查。1.2支护工艺流程1.2.1临时支护临时支护可以分为液压锚杆钻车临时支护、机载临时支护和备用临时支护 3 种。应根据现场实际情况选用合适的临时支护4-6。液压锚杆钻车临时支护工序：退机截割头落地并闭锁机组敲帮问顶找掉活煤（矸）钻车位置调整支护材料就绪启动钻车，将钻车开进工作面，其他人员退到钻车以后的安全地点，放置金属网、钢筋托梁收稿日期：2023-01-10作者简介：董凯袁 1983 年生袁 男袁 山西长子人袁 工程师袁 主要从事煤矿安全生产技术方面的工作遥22061 巷快速掘进及围岩控制董凯（山西晋煤集团翼城晟泰青洼煤业有限公司，山西 翼城 043500）摘要：巷道快速掘进是煤矿企业关注的重点问题之一遥 结合 22061 巷的实际情况袁 介绍了所采用的快速掘进工艺遥掘进时采用了一次成巷工艺袁 可以根据现场的实际情况调整掘进进度袁 主要有每循环 2.4 m袁 1.6 m袁 0.8 m 3 种循环方式遥为了保证快速掘进工艺袁 对巷道的支护进行设计袁 可以为实现巷道快速掘进提供一定的参考遥关键词：巷道掘进曰 快速掘进曰 围岩控制中图分类号：TD263；TD353文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0151-03Rapid Excavation and Surrounding Rock Control of 22061 RoadwayDONG Kai(Yicheng Shengtai Qingwa Coal Industry Co.,Ltd.,Jinmei Group Co.,Ltd.of Shanxi,Yicheng 043500,Shanxi,China)Abstract:Rapid excavation of roadways is one of the key issues of concern for coal mining enterprises.Based on the actualsituation of the 22061 roadway,the rapid excavation technology adopted was introduced.During excavation,a one-time tunnelingprocess was adopted,which can adjust the excavation progress according to the actual situation on site.There are three maincirculation methods:2.4 m per cycle,1.6 m per cycle,and 0.8 m per cycle.In order to ensure the rapid excavation process,thesupport of the roadway was designed,which can provide a certain reference for achieving rapid excavation of the roadway.Key words:roadway tunneling;rapid excavation;surrounding rock control（总第 215 期）技术研究1512023 年第 8 期2023 年 8 月表 1循环及处理方式的确定循环及处理方式顶板及两帮围岩情况顶板岩性循环方式每循环2.4 m顶板及两帮围岩稳定，无裂隙发育粉砂岩，厚度大于 4.4 m每循环1.6 m顶板及两帮围岩稳定，无裂隙发育粉砂岩，厚度2.5 耀 4.4 m每循环0.8 m顶板局部破碎面积 0.5耀1.0 m2，厚度 0.3 耀 0.5 m粉砂岩，厚度小于 2.5 m处理方式缩小排距顶板局部破碎 1.0 m2以上，厚度 0.5 m 以上或顶板破碎面积占顶板面积 20%粉砂岩，厚度小于 2.5 m安装钢筋托梁、金属网施工永久支护顶锚杆、锚索及帮锚杆重复以上步骤架设第 2 排临时支护。循环进度2.4 m 时，临时支护与永久支护距离 0.9 m，与工作面迎头距离 1.9 m；循环进度 1.6 m 时，临时支护与永久支护距离 0.9 m，与工作面迎头距离 1.1 m；循环进度0.8 m 时，临时支护与永久支护距离 0.9 m，与工作面迎头距离 0.3 m（距离永久支护和距离迎头的临时支护位置指的是靠工作面侧的临时支护端）。机载临时支护采用 ZLJ-5.5 型机载临时支护装置，其工序如下：退机掘进机闭锁调整主架和顶梁架位置并闭锁敲掉顶板活矸安放钢筋托梁、金属网接顶闭锁机载临时支护装置。循环进度 2.4 m 时，临时支护与永久支护距离 1.7 m，与工作面迎头距离 1.1 m；循环进度 1.6 m 时，临时支护与永久支护距离 1.7 m，与工作面迎头距离 0.3 m；循环进度 0.8 m 时，临时支护与永久支护距离 0.9 m，与工作面迎头距离 0.3 m（距离永久支护和距离迎头的临时支护位置指的是靠工作面侧的临时支护端）。1.2.2永久支护巷道的永久支护采用锚杆和锚索联合支护方式7-9。巷道顶锚杆施工工艺流程：临时支护安全检查施工顶部钻孔并清孔安装锚固剂和锚杆搅拌树脂锚固剂至规定时间（91180 s）停止搅拌等待1 min进行二次转动，扭紧螺母。顶锚索施工工艺流程：临时支护安全检查（敲帮问顶后）施工顶部钻孔并清孔安装锚固剂和锚索搅拌树脂锚固剂至规定时间（91180 s）停止搅拌并等待 1 min卸掉搅拌器再等 15 min安装托板与锁具用张拉千斤顶张拉到设计预紧力卸千斤顶。帮锚杆施工工艺流程：临时支护安全检查（敲帮问顶）施工帮部钻孔并清孔安装锚固剂和锚杆用搅拌器连接帮钻机和锚杆尾部（包括托板、球形垫、摩擦垫、螺母）帮钻机搅拌锚固剂（91180 s）停止搅拌并等待 1 min预紧至设计值。对于永久支护与工作面迎头的距离，由工作面迎头顶板管理班评估规定确定循环进度并填写台账，在每个循环割煤（岩）作业前，跟班干部应组织班长、割煤司机、安监工、有经验的老工人等共同对迎头顶板情况进行评估，共同确定该次循环作业的循环进度，如表 1 所示。2巷道永久支护方式及参数设计巷道永久支护顶部采用锚杆、钢筋托梁、金属网联合支护，并进行顶部锚索补强的支护方式，帮采用锚杆、金属网联合支护，小煤柱帮加设钢筋托梁，并加挂 W 钢板。2.1支护布置方式顶锚杆布置方式：锚杆排距 800 mm，间距 750 mm，每排 7 根，端头角锚杆分别与顶板夹角 75毅打注，其余锚杆施工角度垂直于顶板，锚杆眼钻孔深度为 2 3302 360 mm。树脂加长锚固，采用 2 支树脂锚固剂，锚固时先放 1 支 MSK 2335 型树脂锚固剂，再放 1 支 MSZ2360 型树脂锚固剂。钻孔直径为椎2830 mm，锚固长度为 1 140 mm；锚固力不小于 160 kN，预紧力矩不小于 330 N m。加挂钢筋托梁。帮锚杆布置方式：锚杆排距 800 mm，间距 700 mm，每排 8 根（左右各 4 根）；帮部角锚杆与帮夹角 75毅打注，其余锚杆施工角度垂直于顶板；帮部最上面锚杆距顶 300 mm；锚杆眼钻孔深度为 2 3302 360 mm；树脂加长锚固，采用 2 支树脂锚固剂，锚固时先放1 支 MSK 2335 型树脂锚固剂，再放 1 支 MSZ 2360 型树脂锚固剂；钻孔直径为椎2830 mm，锚固长度为1 140 mm；锚固力不小于 160 kN，预紧力矩不小于330 N m；小煤柱帮加设钢筋托梁，并加挂 W 钢板。锚索的布置方式：锚索采用“三一三一”方式布置，排距 800 mm；3 根时居中布置，间距为 1 200 mm，垂直于巷道顶板；1 根时距小煤柱帮 200 mm，与顶板夹角 75毅打注；锚索钻孔深度为 7 0207 050 mm；树脂端头锚固，采用 3 支树脂锚固剂，锚固时先放 1 支 MSK2335 型树脂锚固剂，再放 2 支 MSZ 2360 型树脂锚固剂；钻孔直径为椎2830 mm，锚固长度为 1 410 mm，锚固力不小于 490 kN，预紧力不小于 270 kN；捆绑完毕后锚索至网片间任一根所捆绑铁丝上下波动必须留有35 cm 余量，且穿过的网格数不少于 2 个。2.2支护设计校核根据 采矿工程设计手册 煤巷锚杆支护理论与成套技术 和 晋能控股煤业集团青洼煤业 2#煤层工作面巷道支护优化设计研究 ，按悬吊理论计算锚杆锚索长度及直径。2.2.1锚杆直径锚杆直径的计算公式为：d=1.13Q滓t姨，(1)1522023 年 8 月2023 年第 8 期4结论通过对 12 上 301 辅运顺槽内厚夹矸区域深孔预裂爆破方案的实施，有效破坏了厚夹矸岩层的完整性，得出以下主要结论。1)距离开切眼 3 580 m 位置存在长度 106 m 的厚夹矸。对厚度介于 1.42.1 m 的 55 m 厚夹矸进行深孔预裂爆破，可保证回采工作的安全进行。2)根据矸石的厚度，布置 3 组炮孔，装药段长度分别为 10 m，12 m，6 m。采用连续性装药方式，通过炸药爆炸的动静作用，降低矸石的强度和完整性。3)根据深孔预裂爆破方案进行施工。工程应用过程中，支架阻力介于 2848 MPa 之间，处于稳定阶段，且放顶煤开采时无卡煤、堵塞等现象发生，施工方案成功应用于实际工程。参考文献：1吴稳.煤矿爆破安全管理及技术措施 J.陕西煤炭，2016，35(3)：119-120.2刘瑞丰.岳南煤业厚层坚硬顶板深孔爆破放顶技术研究 J.山东煤炭科技，2022，40(7)：14-16.3邓桂波.坚硬顶板切顶预裂爆破在锦程矿 10-201 工作面的应用 J.煤，2022，31(6)：32-33.4吴红雷.大采高坚硬顶板双向聚能爆破弱化试验研究 J.同煤科技，2022(2)：21-24.5郭庆峰，宋江涛，靳毅军，等.基于深孔预裂爆破的工作面坚硬顶板弱化技术研究 J.山西煤炭，2022，42(1)：99-105.6屈花荣，李生舟.坚硬顶板工作面顶板预裂爆破弱化技术研究 J.内蒙古煤炭经济，2021(22)：1-4.（编辑：高志凤）式中：d为锚杆直径的数值，单位 m；Q为锚杆锚固力的数值，单位 kN；滓t为锚杆抗拉强度的数值，单位 MPa。将相关数据代入式(1)，可得d 抑0.017 9 m。因此，锚杆直径取值应不小于 17.9 mm。根据现有支护施工经验和 22061 巷支护专项设计，锚杆直径取 22 mm。2.2.2锚杆长度锚杆长度的计算公式为：L=L1+L2+L3，(2)式中：L为锚杆长度的数值，单位 m；L1为锚杆外露长度的数值，取 0.01 m；L2为锚杆有效长度的数值，单位m；L3为锚杆深入老顶长度的数值，单位 m。通过计算，L=1.91 m。因此，锚杆长度取值应不小于 1.91 m，考虑现场施工实际和 22061 巷支护专项设计，选择顶锚杆长度为 2.40 m。2.2.3锚索长度锚索长度应满足：l=l1+l2+l3，(3)式中：l为锚索长度的数值，单位 m；l1为锚索锚固段长度的数值（树脂锚固剂与钢绞线黏结长度的数值），取 1.5 m；l2为锚索自由段长度的数值，取 4.0 m；l3为锚索张拉段长度的数值，取 0.32 m。通过计算，l=5.82 m，因此锚索长度大于 5.82 m即可满足设计要求。考虑现场施工实际和 22061 巷支护专项设计，选择锚索长度为 7.30 m。参考以上支护参数理论计算方式，以巷道 5.0 m2.9 m 为基本断面积，现有支护设计为：顶锚杆支护采用直径 22 mm、长度 2 400 mm 的无纵肋高强度螺纹钢锚杆，锚固力不小于 160 kN，预紧力矩不小于 330 N m，排距 800 mm，间距 750 mm，每排布置 7 根锚杆；帮锚杆支护采用直径 22 mm、长度 2 400 mm 的无纵肋高强度螺纹钢锚杆，锚固力不小于 160 kN，预紧力矩不小于 330 N m，排距为 800 mm，间距为 700 mm，每排8 根（左右各 4 根）；锚索采用 119 股高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为椎21.8 mm，顶锚索长度为7 300 mm，锚固力不小于 490kN，预紧力不小于 270 kN，采用“三一三一”方式布置，排距 800 mm，3 根时居中布置，间距 1 200 mm，1 根时距小煤柱帮 200 mm。3结束语结合 22061 巷的实际情况，设计了巷道的快速掘进工艺和巷道快速掘进过程中的围岩控制方式。为了使设计的支护方式能满足要求，对支护参数进行了系统校验，可为实现煤矿巷道快速掘进提供一定的参考。参考文献：1 张少鹏.掘锚一体机快速掘进技术研究 J.机械管理开发，2022，37(10)：201-203.2 郑建伟.煤矿井下巷道掘锚一体化快速掘进技术探讨 J.科学技术创新，2022(28)：155-158.3 曹鹏，同晓军.黄陵二号煤矿智能快速掘进技术的应用 J.现代工业经济和信息化，2022，12(9)：97-98.4 贺进修.马脊梁矿 8512 工作面巷道掘进工艺探析 J.煤矿现代化，2022，31(5)：17-20.5 冯开辉.岩巷掘进影响因素分析及掘进工艺优化 J.山西冶金，2022，45(5)：132-133.6 牟玉峰.基于层次分析法的煤巷快速掘进工艺优化探讨 J.山西焦煤科技，2022，46(8)：53-56.7 武凯.煤矿巷道快速掘进影响因素分析与对策 J.当代化工研究，2022(15)：10-12.8 王强.屯兰矿 18405 半煤岩巷快速掘进支护参数优化研究 J.山西化工，2022，42(4)：98-99.9 顾鹏翔.建新煤矿 4209 工作面煤巷快速掘进工艺与围岩控制技术研究 D.徐州：中国矿业大学，2021.（编辑：高志凤）董凯：22061 巷快速掘进及围岩控制（上接第 84 页）153