1、 四川川煤华荣能源有限责任公司小宝鼎煤矿 617013 2、攀枝花市仁和区矿山安全生产服务中心 617067
摘要:小宝鼎煤矿开采的39-1#煤层煤层顶板破碎、易冒落，且煤层瓦斯含量高，制约了39-1#煤层巷道的掘进效率，掘进施工技术致使掘进工效低、安全管理难度大等。以及巷道拉门期间采用钻爆法施工，施工至满足综掘设备和后续配套胶带输送机安装需要后，再采用综掘施工，使用该方法形成综掘，巷道掘进效率低，职工劳动强度大，瓦斯、安全、顶板、运输管理难度大，形成综掘时间长。经过分析，在现有综掘装备条件基础上，实施适合小宝鼎煤矿复杂地质条件综掘机大转角连续掘进的施工技术。
关键词：综掘；大转角；连续掘进
一、技术背景及意义
近年来，小宝鼎煤矿在高产高效、机械化、集约化矿井建设过程中，综采工作面推进度及回采效率大幅提高，必须提高掘进单进水平；掘进工作面主要围绕39#煤层按采区开采设计施工各工作面回采巷道，结合39#煤层产状、顶底板岩性、瓦斯情况等各方面因素，设计采用综掘施工并配备胶带输送机形成连续运输，提高掘进效率及单进，确保矿井正常接续。巷道拉门期间采用钻爆法施工，施工至满足综掘设备和后续配套胶带输送机安装需要后，再采用综掘施工，使用该方法形成综掘，巷道掘进效率低，职工劳动强度大，瓦斯、安全、顶板、运输管理难度大，形成综掘时间长。巷道拉门期间采用综掘机施工，综掘机需要转弯，且由于综掘机长度限制转弯角度较大，交汇口巷道施工断面增大，巷道局部顶板破碎，增加了巷道支护难度。为了解决以上问题，实施适合小宝鼎煤矿复杂地质条件综掘机大转角连续掘进的施工技术。
二、复杂地质条件综掘机大转角连续掘进的施工技术
1、实施工作面基本情况
12392-1切眼掘进工作面位于12采区+1020m阶段，巷道布置在39#号煤层内，12392-1切眼设计162m，最大坡度8°56′，最小坡度5°40′，平均坡度6°26′，该施工区域煤层走向200°～220°、倾向110°～130°，倾角8°～14°，平均倾角10°；属稳定中厚煤层，含矸2～3层，煤层平均煤厚2.8m，煤层硬度系数2.0。基本顶为灰色中厚层状粉砂岩；直接顶为煤岩互层；直接底为灰色中厚层状粉砂岩；根据地质资料以及12392-1运输巷揭露的地质资料分析，该巷在施工到124m处将揭露16#向斜轴，届时煤层产状将发生变化。揭露16#向斜前地质构造简单，揭露16#向斜后，预计受到该构造影响，施工时可能出现局部顶板破碎及小断层现象。
2、工作面施工方法
12392-1运输巷采用综掘机施工，综掘机后配套胶带输送机进行出渣，12392-1运输巷现即将施工到位，12392-1运输巷的接续工作面为12392-1切眼，12392-1运输巷与12392-1切眼夹角为90°。经过矿相关部门和基层单位实施讨论后， 12392-1切眼有2个施工方案。方案一：采用综掘机转直角弯拉门后直接施工12392-1切眼。方案二：采用钻爆法先进行拉门并开帮至综掘机转弯所需宽度，向前施工至满足综掘机和刮板输送机安装位置后，再采用综掘施工剩余巷道。经过矿实施讨论，并充分考虑施工过程中的瓦斯、顶板、运输、安全管理，施工工期、劳动强度等各方面，最终确定采用方案一作为12392-1切眼的施工方案[1]。
3、巷道设计及施工工艺
12392-1运输巷巷道断面为异形断面，巷道掘进宽度4.6m，掘进高度（中高）2.92m，掘进断面积13.4㎡；巷道净宽度4.5m，净高度（中高）2.6m，净断面11.7㎡。
12392-1切眼巷道断面为矩形断面，巷道掘进宽度4.1m，掘进高度（中高）2.85m，掘进断面积11.7㎡；巷道净宽度4.0m，净高度（中高）2.6m，净断面11.2㎡。
12392-1运输巷和12392-1切眼断面设计，来确定巷道转弯的最大巷道宽度。在CAD上根据巷道和综掘机参数制作模型模拟转弯，通过演示来确定巷道转弯的相关数据，在模拟演示中，距离巷帮预留500mm富裕系数，以保证综掘机不刮蹭巷帮。在综掘机行走截割时，支护必须紧跟迎头，按综掘机每前行3000mm时综掘机的摆幅来决定下一循环截割范围，截割至弯道变急段时，可适当缩短行走步距，减少综掘机退、摆机次数，具体选择截割行走步距可根据现场实际条件而定，以此类推，直至转至下一条设计巷道为止。
按照综掘机的机身最小长度进行转弯，通过CAD模拟综掘机转弯情况，可以得出，巷道在转弯过程中，巷道最大宽度为7900mm。
根据支护参数设计以及通过采用工程类比法，从综掘机开始转弯开始，巷道顶板支护呈扇形布置，根据根据模型模拟法得出相关数据后，确定12392-1切眼综掘机转弯巷道顶板支护为锚梁(网)、锚索+工字钢联合支护，锚杆与锚索交替布置，锚杆排距按800mm进行布置，间距根据现场实际情况进行确定，锚杆与锚索之间的距离不得超过1000mm；
12392-1切眼综掘机转弯时采用吊环前探梁作临时支护。前探梁分别用吊环固定在巷道的锚杆或锚索上，前探梁排距为1.6m。
附图：巷道转角支护平面图
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4、综掘配套设备转弯布置
12392-1切眼拉门采用综掘施工，沿39#煤层顶板按中心施工，按照设计图进行巷道转弯，全断面一次成巷，胶带输送机连续运输。在施工过程中，综掘机施工至12392-1切眼拉门口时，胶带输送机基本靠巷道中间布置，随着综掘机继续向前掘进开始转角，为了保证胶带输送机能够正常接货和巷道最小的转弯半径，随着综掘机的继续转弯，将胶带输送机安装至12392-1切眼拉门口位置，随着综掘机转弯结束，增加综掘机二运长度，使胶带输送机能正常接货[2]。
三、项目取得的成效
根据巷道断面，采用以往钻爆法进行拉门施工至综掘机和胶带输送机安装距离50m，按每天3m计算，需要工期约为17天，安装综掘机和胶带输送机需要7天，所以巷道形成综掘时间为24天。通过合理的劳动组织、采用综掘机直接进行巷道转角并施工至胶带输送机安装距离，按照每天6m计算，需要工期为8天，安装胶带输送机工期为2天，所以巷道形成综掘时间只需10天。通过该项目的实施，巷道形成综掘时间可减少14天。
采用此工艺施工，提高了掘进工效，增加了工人收入，降低了工人的劳动强度，保障了掘进安全高效施工，提高了施工安全性，缩短了巷道施工工期，为以后掘进类似工作面积累了宝贵经验。
参考文献：
[1]杜艳华. 复杂地质条件下大断面煤巷快速掘进研究与实践[J]. 中文科技期刊数据库(全文版)工程技术:00115-00115.
[2]马立强, 张东升, 王冠. 深井巷道复杂条件下综合机械化快速掘进技术研究[J]. 2008.