淮浙煤电有限责任公司顾北煤矿 安徽淮南 232000
【摘要】顾北煤矿以增强科技创新能力、改进生产工艺为抓手，坚持四化融合、七措并举，持续推进生产方式转变，首次在A组煤层综采收作面拆架通道采用掘进机扩面，取得圆满成功，也是淮南矿区首次采用此项新工艺的成功案例。
一、引 言
经过对A组煤层综采收作面进行现场调研和技术攻关后，决定采用掘进机进行采煤工作面拆架通道的扩面施工，取代传统的人工分茬刷扩施工。与传统的人工刷扩方式相比，掘进机刷扩具有机械化程度高、安全性高、顶板管理难度小、效率高等优势。人力成本减少二分之一以上的同时，工期缩短了五分之一，效率提升150％以上，最大程度的达到了减人提效率的效果。
二、工程概况
A组煤综采工作面回采至收作线进行上绳纫网后，由掘进区队进行拆架通道的刷扩施工工作。综采工作面胶带机顺槽收作线位置为J11-1点向前4.6m，回风顺槽收作线位置为B11点向前27.9m。综采工作面，走向1051米，面长205米，平均煤厚7.9米。收作位置顶板岩性：回风顺槽直接顶为粉砂岩，厚度约10m，胶带机顺槽直接顶为泥岩及砂质泥岩，厚度10m。
三、施工准备
1、停采时，合理控制回采层位，工作面跟煤层顶板回采，采高控制：刮板输送机上平面至顶板高度在3.8m左右。
2、在综采回风顺槽安装好EBZ-150掘进机。
3、准备好所需工器具，在两顺槽合适位置备好通道施工支护材料，并码放整齐。
四、施工方法及要求
1、采用掘进机截割，刮板输送机、皮带机出煤，掘进机机载支护进行临时支护、锚杆机进行永久支护的施工方法。
2、通道刷扩采用锚索网支护，规格：宽×中高=3.8×3.6m，从回风顺槽拨门向胶带机顺槽方向进行；通道回风顺槽出口刷扩一个2.5m深、8m长的抹角，回风顺槽侧正对通道施工1个绞车硐室：净宽×净高×净深=4×3.4×4.5m；绞车硐室采用人工挖刷、水压单体进行临时支护施工。
3、循环进尺：顶板完整时循环进尺为2.0 m，最小控顶距0.3m，最大控顶距为2.3m；顶板破碎及人工挖刷时每循环进尺1.0m，最小控顶距0.3m，最大控顶距为1.3m。
五、通道支护材料及技术参数
1、通道断面：宽×中高=3.8×3.6=13.68㎡。
2、顶板锚索网支护说明：顶板支护结构包括3部分。
第一部分由锚杆和M5钢带组成：M5钢带长3.4m，安装在通道中部，每根M5钢带上安装5根锚杆，锚杆间排距800×1000mm，锚杆孔径Φ32mm，每根锚杆采用2卷Z2560树脂锚固剂锚固，垂直顶板布置。锚杆规格：Φ22×2500mm。
第二部分由14#槽钢和锚索组成。
14#槽钢组合锚索安装在通道中部，并位于两根钢带之间。顶板完整时锚索按“3-0”布置，顶板破碎时锚索按“3-3”布置，14#槽钢长2.6mm，每根14#槽钢上安装3根锚索，每根锚索采用3卷Z2560树脂锚固剂锚固，14#槽钢上所有锚索均垂直顶板布置，锚索规格：Φ22×6200mm。
第三部分是10#金属网，规格：4000×1200mm（网孔50×50mm）。铺网应从顶板中部向两边铺，一边与支架头的网片相连，另一边网过肩窝，帮部网至底角。网应封闭顶帮岩煤体，相邻网搭接长度不得低于100mm，连网扎扣间距不超过200mm。
3、帮部锚索网支护说明：帮部支护结构包括2部分。
第一部分由钢带和锚杆组成。
由长3.2m M5钢带和5根锚杆组成。M5钢带沿巷道竖直方向布置，锚杆规格为：Φ20×2000mm。上、下两根锚杆分别与顶、底板呈扎15°角布置，其余3根锚杆均垂直帮部布置。锚杆间排距750×1000mm, 锚杆孔径Φ32mm，每根锚杆采用1卷Z2560树脂锚固剂。
第二部分是10#金属网，规格：3800×1200mm（网孔50×50mm），金属网沿煤帮竖直铺设，并沿纵向搭接，搭接处用铁丝扎牢。
4、掘支工艺
（1） 掘进设计排距；
（2）铺设并连接金属网（顶部4000×1200mm，帮部3800×1200mm）。金属网搭茬100mm，搭茬处用双股14#铁丝扎扣，扎扣间距不超过200mm；
（3） 架设顶板M5钢带，并压紧金属网的搭茬头,同时升起机载临时支护装置，以此作为掘进时的临时支护；
（4）钻顶板锚杆孔。钻头穿过钢带中的定位孔并垂直顶板钻进。孔深2450mm，孔径32mm，孔深允许误差0～+30mm；
（5）安装顶板锚杆。顶板锚杆孔内安装2卷Z2560树脂锚固剂，搅拌树脂锚固剂20～30秒,等待90～180秒，旋紧锚杆螺母，卸下钻机，使锚杆达到设计预紧力；
（6）钻锚索孔。14#槽钢位于两根钢带之间。钻头按14#槽钢中的定位孔并垂直顶板钻进。孔深6000mm，孔径32mm，孔深允许误差±100mm；
（7） 安装锚索及槽钢。锚索孔每孔内安装3卷Z2560树脂锚固剂，搅拌树脂锚固剂30～40s,等待120s后卸下钻机。搅拌结束30分钟后，安装槽钢、托板和锚具，然后涨拉锚索；
（8）在安装顶板锚杆和锚索的同时，进行帮部成形与支护，尽量缩短帮部支护滞后时间实现平行作业，巷帮支护工艺如下：
① 铺设帮部金属网。相邻金属网搭接100mm并联网。在帮部与顶板的交界处，帮部金属网须与顶板的金属网相连接；
② 铺设帮部钢带；
③ 钻帮锚杆孔，帮锚杆孔深1950mm，孔深允差0～+30mm；
④ 安装帮锚杆。帮部锚杆孔内安装1卷Z2560树脂锚固剂，搅拌时间为30～40s，停止搅拌后等待480s，用加长扳手等将锚杆螺帽的堵片顶掉，将锚杆紧固到位，使锚杆达到设计预紧力。
六、通道刷扩施工安全技术措施
1、掘进机截割前，将刷扩迎头前10m内的支架护帮板收回，架头网片卷起；在截割头前方10m、掘进机后方5m处设置警戒。在距掘进机最近的工作面刮板机信号闭锁开关处设专人与控制台人员进行联系，查看确认距刮板机溜槽煤壁侧及溜槽外0.8m范围无人时方可联系开车，截割好后及时闭锁刮板机，截割中途出现异常情况时亦需立即闭锁刮板机查明原因。
2、使用掘进机截割头出货。掘进机截割头出货时不得转动，出货时人员站在警戒以外配合出货；掘进机截割、出货期间，摆动幅度不能太大，以防碰到刮板机、支架损坏截割头、设备等。
3、施工时优先采用钻车的机载支护进行临时支护，若钻车机载支护无法使用时则采用掘进机的机载支护进行临时支护。使用掘进机机载临时支护时迎脸抵大笆片防护、帮部挂钢筋网片斜靠梯子防护，迎脸及帮部防护至距底板煤矸不超过1m。每次截割后抵大笆时，掘进机退出迎头5m，人工将大笆抬放至截割头上，再启动掘进机开至迎头抵好；拆除大笆时，先拆除联网的铁丝，再用截割头将大笆拖拽离迎头3m以上，然后人工抬至后方靠帮放置好。
七、结束语
A组煤综采收作面拆架通道掘进机扩面技术实践期间，机载临时支护能够及时有效控制顶板，避免"贴身战术"带来的顶板管理风险，有利于快速有效地支护顶板，减少了顶板暴露时间，降低了片帮、掉顶的安全风险。使用掘进机机载临时支护简单快捷，一次性支护效果好。同时掘进机炮头直接将切割的煤（岩）摆进运输机内和后方采用小挖机卧底，既提高出货效率，又减轻了劳动强度，扩面效率也大大提高。传统的扩面方式，需投入施工人员100人以上，工期在20天左右。采用掘进机配套小挖机扩面后，实际投入施工人员50人，施工工期16天。人力成本减少二分之一以上的同时，工期缩短了五分之一，效率提升150％以上，最大程度的达到了减人提效率的效果。