摘要：根据杜柴登煤矿3-1煤东翼带式输送机大巷地质条件，提出了采用综合机械化掘进施工工艺，结合现场实际，从对多工序平行作业的合理安排与管理、加强掘进机管理，确保设备处于最佳状态、适时推进应用掘锚一体化技术、严格管理，实现快速掘进等方面进行优化，保证了半煤岩巷的快速掘进。
关键词：半煤岩巷；综合机械化；快速掘进
1.前言
掘进作为煤炭开采先行工序，采掘比例协调是保证煤炭高效开采的关键对于生产矿井，在我国西部矿区，主体巷道半煤岩巷占比较大，与煤巷相比，半煤岩巷掘进速度一般较慢，辅助运输工作量大，总 体成本高，影响采煤工作面的及时接替，未能适应高产高效采煤技术的迅速发展。随着综采技术水平提高，为保证煤炭开采顺利接替，在采区衔接、水平接替、巷道拓展以及各大矿区采掘技术日趋紧张的局面下，唯一有效的解决途径就是提高与改善巷道特别是半煤岩巷的掘进速度。
本论文以实现半煤岩巷快速掘进为研究目标，结合母杜柴登煤矿典型半煤岩巷的工程地质背景，梳理影响半煤岩巷快速掘进的因素，开展半煤岩巷掘进工艺优化分析，在保证巷道安全的前提下尽可能提高巷道掘进速度和成型质量、降低成本和节约时间，保障半煤岩巷的快速掘进。
2.工程概况
母杜柴登煤矿3-1煤东翼带式输送机大巷，服务于3-1煤东翼综采工作面，在回采时作为通风、运输、出煤巷，是矿井的主运大巷，其掘进速度决定了3-1煤东翼工作面能否正常接替，巷道穿层施工，所在层位为3-1煤及煤层顶板砂岩，煤层顶底板情况见表1。
大巷掘进期间主要的充水水源为3-1煤顶板砂岩含水层，厚度18.26～25.08m，顶板以上15～18m，以灰白色细粒砂岩为主；富水性弱，掘进期间正常涌水量5m3/h，最大涌水量为30m3/h。
巷道设计为矩形断面：掘宽5800mm，掘高4000mm，S(掘)=23.2㎡，净宽=5500mm，净高=3760mm，S（净）=20.075㎡。墙基100mm，喷浆厚度150mm，强度等级为C25。
表1 煤层顶底板情况一览表
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3.施工工艺选择
与爆破掘进施工相比，综合机械化掘进施工简单，工人劳动强度低，巷道成型好，掘进速度快，进尺高，施工工艺简单，但当岩石强度高时掘进速度将降低，遇地质条件复杂时，难以管理，设备易故障。
工程实践表明：岩石普氏系数f﹤6.0时综掘效果明显；当f=6.0～8.0时综掘速度及效率有一定降低；当f=8.0～10.0时综掘效果有明显下降；当f﹥10.0时，由于刀齿无法在巷道断面中形成槽口，几乎无法综掘，必须采用炮掘。f﹥10.0时，选择炮掘工艺，当巷道断面s≥12.0m2时，由于炮眼数目较多，受发爆器一次起爆雷管数量的限制，必须分次起爆，存在安全隐患，同时掘进效率及速度明显降低，届时需要综掘与炮掘结合使用，首先采用爆破法在巷道断面中部形成一定范围槽腔，然后采用综掘法扩大槽腔至设计巷道断面，达到安全快速高效掘进效果。
母杜柴登煤矿3-1煤及顶底板岩石，普氏硬度系数均小于6，巷道设计掘进断面为23.2 m2，为了达到安全快速掘进的要求，采用综掘施工工艺。
4.综合机械化工艺优化
采用综掘机掘进、锚杆机安装锚杆的成巷掘进方式，由于掘进、支护与运料三者之间很难实现平行作业，尤其在一个循环中，支护时间是掘进时间的 2～3 倍，严重限制了掘进进尺的提高。论文从以下几个方面优化综合机械化掘进工艺。
1、多工序平行作业的合理安排与管理
每个作业循环中，截割和支护这两个主要工序在目前情况和技术条件下一般只能顺序作业。为缩短循环作业时间，其他各工序应尽可能地安排平行作业。
（1）迎头截割与巷道内补给平行作业，充分利用截割时间组织人员整理材料和检修钻具，确保下一工序所用设备、工具随取随用，机具正常使用。
（2）截割后，工作面顶板支护与巷道后部帮锚支护平行作业，利用帮部滞后工作面的有效距离，合理安排顶帮平行作业。
（3）可采用双锚杆机、双风钻机实现左右两帮、顶部平行作业，充分利用巷道断面空间，合理、交叉平行施工，尽量减少移动、安放机具的时间和次数，节省分次作业所需的时间，为进入下一作业循环争取主动。
（4）后巷辅助工程与系统检修平行作业，利用工作面施工时间延长风、水、瓦斯管路，调整输送带跑偏，利用锚网时间延长输送带、电缆，同时，根据设备运行期间出现的状况及时进行检查维修。
2、加强掘进机管理，确保设备处于最佳状态
（1）加强对掘进机的日常维护，将掘进机设计的技术性能参数，确保最大推力、最大扭矩、最高转速和刀具的承载能力等性能在单位时间内完成最大掘进距离。
（2）针对防尘水影响掘进进度的问题，配备防尘水箱收集除尘风机的除尘水，现场配备风动隔膜泵及时抽排防尘喷雾水，防止因防尘水造成施工环境泥泞影响截割、支护及行人。
（3）确定特殊构造常规支护方案，减少停机时间，遇断层或破碎带时，根据现场情况采用加密支护方案。
3、适时推进应用掘锚一体化技术
传统掘进方法将掘进与支护二者分开，不能并行作业，工人的劳动强度大；将二者结合将大大提高生产率，降低劳动强度。而应用掘锚一体化技术后，不仅可以有效的提高采矿的安全性，而且还能在一定程度上有效的增强支护的稳定性。
（1）掘锚机生产循环进度小，空顶比连采掘进小，能够及时支护，做到生产短掘短支，巷道顶板受采动影响较小，有利于复合顶板管理。
（2）自身滚筒截割转速慢，规格固定，巷道掘进一次成型，掘进工程质量容易管理，文明生产比较好管理。
（3）掘锚机可以自身同时完成顶锚、锚索、帮锚的永久支护，无须频繁调机，履带对底板破坏程度小，安全系数大。
（4）掘锚机支护及时，且机器打锚索，减少劳动强度。
（5）机器容易操作并使用，工作面文明生产容易管理。
（6）掘锚机用无线遥控操作，掘进层位容易辨认，视线好，工程质量容易把握。
4、严格管理，实现快速掘进
（1）抓好岗位技术练兵活动，使每个职工都具有各自特长，通过各工种之间的优化组合，提高综合施工水平，以适应各种条件下的巷道掘进。
（2）牢固树立“质量第一”的观念，认真学习质量标准化“标准”，严格按“标准”施工及验收，杜绝重复工程和返工现象发生。
（3）认真组织正规循环作业，合理编制循环作业图表，在实践中不断清除薄弱环节，及时修改作业图表中存在的问题，使施工组织安排达到最佳配合。