談半煤巖大斷面巷道快速掘進(jìn)施工工藝
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摘要：基于11101運(yùn)輸順槽開(kāi)口段施工斷面大、施工條件復(fù)雜、傳統(tǒng)施工工藝掘進(jìn)效率低等技術(shù)難題，新良友煤礦生產(chǎn)部通過(guò)技術(shù)研究，對(duì)11101運(yùn)輸順槽開(kāi)口段采用臺(tái)階式分層爆破施工工藝。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，降低大斷面巷道施工及支護(hù)難度，縮短了巷道掘進(jìn)周期，提高了巷道掘進(jìn)期間煤矸運(yùn)輸效率，取得了顯著應(yīng)用成效。
關(guān)鍵詞：掘進(jìn)；大斷面；快速；施工
復(fù)雜條件下大斷面巷道在掘進(jìn)過(guò)程中，受施工工藝、地質(zhì)條件等限制，存在很多技術(shù)難題，主要表現(xiàn)在：巷道空間位置復(fù)雜，無(wú)法有效采用機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝，巷道掘進(jìn)速度慢；大斷面掘進(jìn)后圍巖支護(hù)難度大；巷道煤矸運(yùn)輸效率低等。本文以新良友煤礦11101運(yùn)輸順槽為例，對(duì)巷道開(kāi)口施工主要存在的技術(shù)難題進(jìn)行分析，并提出了臺(tái)階式分層爆破施工工藝。
1概述
山西潞安集團(tuán)蒲縣新良友煤業(yè)有限公司11101運(yùn)輸順槽位于一采區(qū)東翼，巷道東部為實(shí)體煤，南部為11101回風(fēng)順槽，西部為一采區(qū)大巷，北部為11102工作面（設(shè)計(jì)階段）。11101運(yùn)輸順槽1200m，巷道掘進(jìn)煤層為太原組下段下部11#煤層，煤層賦存較穩(wěn)定，含1~2層夾矸，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，煤層結(jié)構(gòu)0.32（0.27）2.38，平均厚度2.97m。巷道從北運(yùn)輸大巷開(kāi)口掘進(jìn)施工，巷道前120m范圍內(nèi)為機(jī)頭硐室段，巷道斷面規(guī)格為寬×高=5.0×4.5m，巷道在120~1200m段斷面規(guī)格為寬×高=4.0×3.0m。由于機(jī)頭硐室段巷道斷面大，為半煤巖巷道，施工條件復(fù)雜，無(wú)法有效采用機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝，為了提高巷道掘進(jìn)效率，保證巷道施工安全，決定采用臺(tái)階式分層爆破掘進(jìn)施工工藝。
2臺(tái)階式分層爆破掘進(jìn)施工工藝
（1）在北運(yùn)輸大巷給定11101運(yùn)輸順槽施工中線(xiàn)，并進(jìn)行標(biāo)定。11101運(yùn)輸順槽沿11#煤層底板平行掘進(jìn)，巷道在開(kāi)口前5.0m嚴(yán)禁爆破施工，采用風(fēng)鎬人工掘進(jìn)。（2）巷道掘進(jìn)5.0m后，對(duì)北運(yùn)輸大巷進(jìn)行挑頂施工，挑頂高度為1.5m，挑頂寬度為5.0m，挑頂后保證巷道高度為4.5m。（3）運(yùn)輸大巷挑頂完成后，在挑頂下方搭設(shè)工作盤(pán)，工作盤(pán)高度為3.0m，寬度為5.0m，在工作盤(pán)上預(yù)留一個(gè)規(guī)格為長(zhǎng)×寬=1.5×1.5m漏煤口。工作盤(pán)搭接完成后在其上方安裝一部60B-P型隔爆型耙?guī)r機(jī)。（4）工作盤(pán)及耙?guī)r機(jī)安裝完成后，對(duì)11101運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段采用分層爆破施工工藝。首先進(jìn)行上分層巷道掘進(jìn)，上分層巷道斷面規(guī)格為寬×高=5.0×2.5m，巷道施工期間煤矸石及時(shí)通過(guò)耙?guī)r機(jī)運(yùn)送至運(yùn)輸大巷輸送帶運(yùn)出。（5）巷道上分層一次性掘進(jìn)30m后，停止分層掘進(jìn)，及時(shí)將巷道頂板支護(hù)施工到位。然后在巷道上分層迎頭再安裝一部60B-P型隔爆型耙?guī)r機(jī)，同時(shí)對(duì)北運(yùn)輸大巷工作盤(pán)重新搭接，搭接高度降低為1.5m。如圖1所示。（6）設(shè)備全部安裝完成后，巷道采用分層臺(tái)階法掘進(jìn)，即上斷面與下斷面同步施工，且上下兩個(gè)斷面施工間距為30m。上斷面施工后煤矸經(jīng)耙?guī)r機(jī)運(yùn)輸至下斷面，然后由運(yùn)輸巷工作盤(pán)耙?guī)r機(jī)運(yùn)出。（7）當(dāng)巷道下斷面掘進(jìn)30m后，在下斷面安裝一部SSJ-800型帶式輸送機(jī)。輸送機(jī)機(jī)頭與運(yùn)輸大巷帶式輸送機(jī)搭接，拆除運(yùn)輸大巷工作盤(pán)，并將工作盤(pán)耙?guī)r機(jī)移至帶式輸送機(jī)機(jī)尾處。如圖2所示。（8）巷道每掘進(jìn)50m后延伸一次帶式輸送機(jī)，巷道后期掘進(jìn)過(guò)程中煤矸通過(guò)SSJ-800型輸送機(jī)及運(yùn)輸大巷帶式輸送機(jī)聯(lián)合運(yùn)出。
3臺(tái)階式分層掘進(jìn)施工優(yōu)缺點(diǎn)
3.1優(yōu)點(diǎn)
（1）巷道掘進(jìn)周期短。與傳統(tǒng)大斷面巷道一次性掘進(jìn)相比，臺(tái)階式分層掘進(jìn)將大斷面巷道分為若干個(gè)小斷面巷道同時(shí)施工，不僅使巷道內(nèi)施工人員優(yōu)化分布，而且大大縮短了巷道周期。11101運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段采用臺(tái)階式分層掘進(jìn)施工工藝后，平均掘進(jìn)速度為4.2m/d，與傳統(tǒng)施工工藝相比提高1.8m/d，巷道掘進(jìn)周期可縮短15d。（2）巷道施工難度低。由于11101運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段斷面大，采用一次性全斷面爆破施工時(shí)，共需布置90個(gè)爆破鉆孔，鉆孔施工時(shí)需搭設(shè)工作盤(pán)，平均鉆孔施工時(shí)間2.8h。巷道爆破后對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)時(shí)同樣需要搭設(shè)工作盤(pán)，增加了頂板支護(hù)難度及危險(xiǎn)系數(shù)。臺(tái)階式分層掘進(jìn)施工時(shí)，在進(jìn)行上斷面施工后可及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)難度小，而且工作面爆破威力小，爆破震動(dòng)對(duì)巷道圍巖支護(hù)損壞力低。（3）煤矸運(yùn)輸效率高。傳統(tǒng)一次性全斷面施工時(shí)，巷道破巖量為28m3，巷道采用一部耙?guī)r機(jī)出煤時(shí)，煤矸運(yùn)輸效率低，平均排矸時(shí)間為2.2h，排矸周期長(zhǎng)，而且巷道內(nèi)耙?guī)r機(jī)故障率高。采用臺(tái)階式分層掘進(jìn)時(shí)，巷道內(nèi)安裝了多部耙?guī)r機(jī)及帶式輸送機(jī)聯(lián)合出煤，將原大斷面巷道分層掘進(jìn)，減少單茬巷道掘進(jìn)破煤量，提高了巷道內(nèi)煤矸運(yùn)輸效率。與傳統(tǒng)施工工藝相比，煤矸運(yùn)輸時(shí)間可縮短0.9h/m。（4）適用區(qū)域廣。臺(tái)階式分層掘進(jìn)不僅可用于大斷面巷道、硐室中，還可用于隧道等工程領(lǐng)域中。
3.2缺點(diǎn)
臺(tái)階式分層掘進(jìn)施工工藝與傳統(tǒng)施工工藝相比，增加了工作面設(shè)備安裝數(shù)量，隨著巷道不斷開(kāi)拓延伸，設(shè)備需前移，不僅加大了設(shè)備安裝工程量及設(shè)備成本費(fèi)用，而且需安排專(zhuān)人對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)，增加了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。
4結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)11101運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段斷面大、半煤巖、煤矸運(yùn)輸效率低等技術(shù)難題，采取了臺(tái)階式分層掘進(jìn)施工工藝。該施工工藝具有掘進(jìn)速度快、煤矸運(yùn)輸效率高、巷道掘進(jìn)難度低、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，保證了大斷面巷道安全快速掘進(jìn)，取得了一定成效。
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作者：梁建明 單位：山西潞安集團(tuán)蒲縣新良友煤業(yè)有限公司