综掘技术在软岩圆形巷道中的应用

【摘 要】针对小康煤矿软岩圆形巷道锚、网、支、喷、锚的耦合支护形式，掘进施工进度慢、安全风险大等问题，首次集成装备掘进、装载、运输和巷道支护，形成了一套较为完整的圆形巷道综掘技术。

【关键词】软岩；圆形巷道；综掘技术

前言

小康煤矿在软岩圆形巷道掘进施工过程中，巷道采用圆形，其支护形式为锚、网、支、喷、锚的耦合支护形式。但以往没有可施工圆形巷道的综掘机，故采用的炮掘，因其施工工艺复杂、成巷速度慢、安全风险大。为改变此局面，小康煤矿在S2S8综放面两巷，应用研发的EBZ160C综掘机、转载机、SSJ-800/2×90s胶带运输机、DDD8J隔暴型电动单轨吊车等综掘技术装备，实现了作业线随着掘进施工连续推移前行，废弃了放炮破岩、除货的间歇式工艺，用料运输机械化，替代了扛、背、拽、拉等人工体力劳动。

1 软岩圆形巷道综掘技术应用

为了取缔掘进打眼放炮的施工工艺，加快掘进施工进度，解决软岩巷道的稳定性问题，实现掘进机械化。为此在S2S8综放面两巷应用截割、装载、运输和支护连续一体化作业的软岩圆形巷道综掘技术。

S2S8综放面两巷布置在煤层中，沿煤层底板掘进。支护形式为螺纹钢等强锚杆+ U型钢圆形可缩支架+金属网+木拌+喷浆+高预应力锚索的耦合支护形式。锚杆参数为Φ22×2400mm，间、排800×600 mm；金属支架采用36U型钢直径为4.6m圆形棚，棚距600 mm；金属网采用自制菱形网，网格间距为 80×120mm，规格为900×5500mm；喷浆材料为不含速凝剂的沙浆；锚索采用由高强度低松弛的1×19钢绞线制成，规格为Φ28.6×7300mm，间、排1600×1200 mm；底板处理：架设支架后巷道底板回填货压实平整如图1所示。

施工工艺流程为：综掘机掘进截割巷道上半部前探别顶杆临时支护打护顶、帮及迎面墙锚杆煤炭装载与运输综掘机截割下半部架设金属支架铺菱形网刹木拌喷射沙浆回填巷道底板打锚杆、锚索。

具体工艺分述如下：

（1）综掘机截割巷道上半部：利用截割头上下、左右移动截割，先截割巷道断面的上半部分，截割出巷道上半部分断面形状，然后工作人员站在割落煤岩体上打前探别顶杆临时支护及上半部帮顶、迎面锚杆。

（2）前探别顶杆临时支护：综掘机截割巷道断面上半部分，割出一个循环进度后，将前探别顶杆移向工作面，保证别顶杆前端顶至迎面墙。别顶杆与顶板间刹木柈并接顶严实。别顶杆间距800mm，正顶一根，左右各一根。

（3）打锚杆：打注帮顶锚杆时使用MQT-130/2.4型锚杆钻机，4.6m圆形巷道按3-4-3 五花型式打护顶锚杆，锚杆间、排距为800mm×600mm，锚杆外露长度为100mm～200mm。

（4）煤炭装载与运输：打前探别顶杆临时支护及上半部帮顶、迎面锚杆完成后，由综掘机装载部将割落的巷道断面上半部煤岩体装载运输，通过综掘机的第一、第二运输机将煤装载到掘进巷道胶带输送机S2运输中巷皮带S2胶带石门皮带S2胶带下山皮带井底煤仓主井。

（5）综掘机截割下半部：待割落的巷道断面上半部煤岩体装载运输完成后，综掘机开始截割下部煤，若截割断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，以达到断面尺寸要求。然后由综掘机装载部将割落的巷道断面下半部煤岩体装载运输，通过综掘机第一、第二运输机将煤装载到掘进巷道的胶带输送机上运至主井。

（6）架设圆棚：巷道断面形状形成后，先打下半部护迎面锚杆，然后搭设工作平台，开始架棚，每架圆棚由6节36U型钢组成，每节长2980mm，棚距600mm，架棚时先架设底梁，由下往上架设帮梁及顶梁，棚梁搭接长度为600mm，每处搭接上4道卡子，紧固力矩大于300 N/m。棚与棚间用拉条连接，圆形棚除底梁外每梁上一道拉条，两帮下半部帮梁上在距底搭接300～400mm处，其它上在正中。

（7）刹柈、喷砼：巷道架棚后开始挂网，菱形网搭接长度为100mm，要求挂到底拉条。连网每隔200㎜连一扣，用双12#铁线拧紧并相互编成辫。网外刹柈，木柈间距600mm，网外至少刹二层木柈，空帮、空顶处用木柈打井字木垛，接帮接顶。喷浆时只喷棚空不喷棚，喷浆厚度150mm。

（8）材料运输：巷道掘进施工所需的支护材料、物料由在DDD8J隔暴型电动单轨吊车运输。在巷道一侧，距掘进巷道头30m外，安设单轨吊车，其最大运输距离为60m。将所需物料装入吊篮，由专人遥控单轨吊车升降、行走运输。

2 经济效益与社会效益分析

软岩圆形巷道综掘技术应用改变了炮掘的传统施工工艺，保证了施工的安全性，减轻了工人劳动强度，提高了煤料运输速度，使掘进单进由原来的每班2.4m增至3.6m，月进度由180m增至270m，大大提高了劳动效率。一个掘进工作面每年可累计缩短施工工期4个月，每年两个掘进队进行掘进施工，每个掘进队伍120人，月工人平均工资6750元，由此可节约工资支出648万元。

井下工程实践表明：软岩圆形巷道综掘技术，应用实现了掘进机械化，技术先进、应用可靠，具有施工效率高、速度快等优点，实现了安全高效集约化生产的目的；现已在小康煤矿综放面两巷掘进中推广应用，且先后有大平煤矿、大强煤矿等软岩矿井工程技术人员来小康煤矿参观学习。

3 结论

软岩圆形巷道综掘技术，通过在小康煤矿S2S8综放面两巷进行的实践，使巷道掘进水平由原来炮掘的月进180m水平提高至270m，实现了软岩巷道掘进、运输和支护等环节的协调式机械化。获得了以下成果：

（1）软岩圆形巷道综掘技术应用，使得软岩圆形巷道的掘进、支护和运输，完全实现了连续机械化，技术先进、应用可靠，具有施工效率高，速度快等优点。

（2）采用合作研发的适应施工圆形断面的EBZ160C综掘机。该综掘机不仅提高了截割高度和截割范围，而且实现了圆形巷道掘进中铲板的完全卧底，从而提高了物料收集的效率。

（3）首次采用DDD8J隔爆型电动单轨吊车巷道运输线，替代了人背肩扛等体力劳动，实现了材料运输机械化。

（4）研制出超前别顶杆临时支护方式，工人支护作业在超前别顶杆支护下完成，进一步提升了护顶、护帮效果，杜绝了帮顶掉块磕手碰脚现象，提高掘进工作面安全系数。

作者简介：

戴红军（1969—）男，1992年毕业于山西大同煤炭工业学校，2007年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业，曾在各级刊物5篇，现就职于小康煤矿生产科。