邓波
阜康市西沟煤焦有限责任公司煤矿 新疆 昌吉 831500
摘要：某煤业井田煤层埋深较大，开采水平垂深达500~700m。某煤业是高瓦斯高突出矿井，3#煤层原始瓦斯压力3.83MPa，原始瓦斯含量25m3/t。为了降低瓦斯含量，消除突出危险，掩护煤巷正常掘进，掘进煤巷前需要预掘底抽巷，对底抽巷所在煤层进行瓦斯抽采。目前由于底抽巷掘进速度较低，严重影响回采工作面的正常接续。为了提高底抽巷单进水平，需要开展底抽巷快速掘进技术研究，分析影响底抽巷快速掘进的各种因素，优化底抽巷支护设计，确定合理的支护参数，同时改进掘进工艺和施工工序，对于改善巷道维护效果，加快巷道掘进速度，有效控制巷道围岩变形破坏。
关键词：高瓦斯矿井；底抽巷快速掘进技术；应用
前言
某煤矿地质条件复杂，属于煤与瓦斯突出矿井。底抽巷作为瓦斯治理的关键工程，施工工作面机、风巷前先施工底抽巷，抽采工作面两巷瓦斯，消除瓦斯突出危险性。本文以3#煤层底抽巷快速掘进为工程背景，对底抽巷掘进施工工艺进行分析改进，有效提高了巷道的掘进速度。
1快速掘进技术的应用要点
煤炭开采过程中，要提高掘进效率，必须确保截割、支护、运输、通风等环节有效连接。
1.1掌握截割作业要点
煤炭在开采过程中，首要任务是截割，该环节决定了掘进效率的高低。采用循环连续截割作业方式，支护、运输等系统予以辅助，实现煤炭巷道掘进开采。达到快速掘进效果，适合截割距离范围1-1.2m，实现煤炭循环切割的目标。另外，必须熟悉截割流程，煤体的切割和顶板支护要有效衔接，良好的循环达到快速掘进的效果。需要做好截割机械的维护保养工作，防止因截割机械故障造成掘进过程中断。
1.2综合运输实施要点
快速掘进对运输系统要求较高，需要运输系统能够将快速截割的煤体，实时运出，运输工作跟进方可保证煤体掘进效率。综合运输系统由两大板块构成，即煤体收集板块，其功能是采用装载机将破碎后的煤体收集并运送到运送设备上；中部运送板块，其功能将煤炭运离巷道。两大板块需要相互映衬，以达到掘进、运输的紧密配合，这样才能实现煤炭掘进效率最大化。
1.3巷道支护作业要点
受煤炭埋藏深度影响，多须掘井开采，因此在开采作业中必须做好巷道支护，以保障开采安全。当前使用较多的支护技术为锚杆支护，锚杆支护需要进行煤炭打孔，为提高支护效率，需要锚杆钻机设备予以支持。另外，支护作业需要严格控制锚杆间距，进行有效搭接，从而有效提高支护可靠性。最后，钻孔作业要超前执行，为超前支护奠定基础，同时要确保液压支撑系统的有效性，以保证支护的稳定性。
2工程地质条件
某煤业开采3#煤层，煤层厚度5.20~6.15m，平均厚度5.72m，煤层倾角3°~10°，平均6°，煤层结构简单，无夹矸，分两层开采，工作面采用倾斜长壁综合机械化采煤法。试验巷道为1309（上）工作面底抽巷，底抽巷以K6灰岩为顶板，沿5#煤掘进。掘进断面岩性上部为300mm厚的5#煤，下部为砂质泥岩，底板为砂质泥岩。巷道断面为掘宽×掘高=4600mm×3200mm，净宽×净高=4400mm×3100mm；S毛=14.72m2，S净=13.64m2。设计采用锚网+钢筋梯子梁+锚索组合支护。
3底抽巷掘进工艺优化
3.1底抽巷提效分析
由于底抽巷的特性和客观地质环境决定了只有优化掘进工艺才能实现单进水平突破，以往提高单进水平的措施有以下三种。
3.1.1提高掘进装备水平：岩巷综掘机组从EBZ200综掘机发展到EBZ260、EBZ315综掘机，截割速度越来越快，日循环次数相应增加，从而提高了单进水平，但底抽巷的用途决定其断面不宜过大，导致无法使用EBZ315综掘机，最多是EBZ260机组，在底抽巷通过提高机掘设备装备提高单进水平是有上限的。
3.1.2提高支护设备机械化：底抽巷为岩巷，锚杆（索）支护采用人工气动锚杆钻机费工费时，效率低，工人劳动强度大。改为液压钻车支护则效率提高，但也因断面限制掘进工作面不允许综掘机和钻车交错支护。
3.1.3最大限度平行作业：同一工序寻求平行作业，多上单体钻机可以提高支护效率，缩短总体支护时间，但安全要求逐排进行支护，掘进工作面由于空间小，最多允许两台钻机平行作业，无法进一步提高效率。所以以上三种方式提升潜力都是有限的，不能支持单进水平有大幅度提升。底抽巷实现掘支平行作业是优化掘进工艺，提高单进水平现阶段唯一有效的选择。
综合以上分析研究决定在底抽巷采用“割矸＋架棚（锚索）永久支护＋滞后锚杆补强支护”的新型快速掘进工艺，通过实现割矸和支护平行作业来增加割矸循环次数，达到提高单进水平的效果。
3.2掘进新工艺施工工序
底抽巷采用“割矸＋架棚（锚索）永久支护＋滞后锚杆补强支护”的新型快速掘进工艺，其施工工序为：割矸→架棚（锚索）永久支护→施工风筒侧顶角锚杆和帮角锚杆；平行作业：在二运后锚杆补强支护→回棚。
3.3掘进新工艺对原设备技术改进
3.3.1远距离运料设备的改进。底抽巷作为煤巷掘进的主战场，需要多台普钻、千米钻机在巷道内施工钻孔，受巷道断面限制，抽放钻机占用了轨道空间，造成轨道线路无法延伸至工作面，导致运输困难，通过研究对原有的部分运输系统进行了改进，实现底皮带运料，有效地解决了掘进工作面长距离运料困难的难题。
3.3.2滞后支护降尘改进。新工艺实现了割矸和锚杆支护的平行作业，割矸期间巷道内粉尘大，能见度极低，滞后锚杆支护时看不清，操作缓慢，通过在滞后锚杆支护段至机组转载机之间安设2至3道捕尘网，距离捕尘网500mm范围安装降尘喷雾，有效地降低了截割期间的粉尘，保障锚杆滞后支护的效率。
3.4掘进新工艺技术要求
割矸不能破顶，才能保障了顶梁接实顶板，提高支护强度；底板平整度要求高，才能保证柱腿支到实底，保障了单体柱的初撑力；截割两帮平齐，确保裸露岩石是一个整体，可以有效防止风化片帮；割矸时将底板浮矸一次铲净，可以减少挖柱窝的时间，保障架棚效率；由于巷道帮部为砂质泥岩，空帮时间长容易导致岩石风化、离层，造成片帮，为了防止大面积片帮，工作面支护作业时帮部每3排打一根中部锚杆，加强帮部支护强度，同时加快滞后锚杆跟进速度，减少空帮时间。
3.5掘进新旧工艺现场应用
在巷道掘进过程中，由于掘进断面的限制，许多工序不能平行作业，尤其是需要长时间作业的工序，很大程度上决定了巷道的掘进效率和进尺。因某煤业1309底抽巷施工时割矸与支护没有平行作业，没能充分利用掘进工作面的空间和时间及设备，是造成掘进效率低下的主要原因。在进行架棚工艺试验后，取得理想的效果，在1309底抽巷11月单进为211m/月，掘进效率提高100%，平均单进水平为154m/月，与2018年底抽巷平均单进水平105m/月相比，平均单进水平提高47%。
4结束语
底抽巷快速掘进技术很好地利用底抽巷顶板为灰岩（坚硬岩层）的地质条件，充分利用掘进工作面的设备、时间和空间，同时将滞后锚杆从人工转换成锚杆钻车支护，提高单根锚杆的支护效率，缩短了支护时间，使割矸和支护实现平行作业，缩短循环时间，增加日循环次数，极大提高底抽巷的掘进效率。煤炭掘进作为一项系统工程，各工序要紧密配合，才能实现高效开采。因此，煤炭开采企业要切实掌控快速掘进技术要领，优化掘进设备选型，促进现有掘进工艺技术更新，不断提高掘进水平。
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