鹤壁矿区岩巷快速掘进施工技术的分析与应用

温伟俊

（鹤煤公司生产技术部，河南 鹤壁 458000）

岩巷工程技术的改进在整个煤炭的发展过程中发挥着不可替代的作用。因此必须要把煤矿岩巷掘进工作的快速性、有效性和合理性放在工作的首要地位，切实提高岩巷单进水平，解决采掘接序难、灾害治理困难等瓶颈问题[1-3]。近年来，鹤煤公司岩巷单进水平不高、巷道失修现象严重、巷道“前掘后修、未用先修、反复维修”现象时有发生，加之鹤煤矿区矿井建井时间早，井型较小，井下运输环节多，排矸能力不足，以上等因素制约着鹤煤公司的岩巷掘进，造成鹤壁矿区本部矿井目前都面临着不同程度的矿井水平、采区、回采工作面接替紧张，采、掘、抽不平衡，部分矿井甚至已出现采区及工作面脱节现象。因此，解决鹤煤公司长期以来的接替脱节现状，实现快速掘进，提高岩巷单进是唯一的有效途径。本文结合鹤煤本部矿井的实际情况，从机械设备、支护工艺、岩巷运输线等方面进行分析与研究，提出适合鹤煤的快速掘进技术，切实有效的推动鹤煤公司岩巷快速掘进技术的发展。

近年来，鹤煤公司岩巷普遍采用传统炮掘掘进方式，掘进速度及工效普遍较低、成本相对较高，岩巷单进已成为制约煤矿高产高效的重要环节[4-7]，采用以掘进机为主的综合机械化作业线提高岩巷单进，是缓解目前鹤煤公司采掘接替日趋紧张的局面的重要措施，通过调研EBZ-260，EBZ-318 等设备性能及拆装尺寸（如表1 所示），并结合各矿的副井提升能力（如表2 所示），确定三矿、八矿使用EBZ-318（H）掘进机，中泰公司、六矿、九矿使用EBZ-260 型掘进机。

表1 掘进机最大不可拆卸尺寸及质量

表2 鹤煤本部矿井副井提升最大能力

“掘得进去，排得出来”是岩巷掘进主要内容，为保证切割或爆破后岩石碎块能够快速有效转载运输出去，因此完整岩巷掘进作业，还必须配备高效有力的辅助运输系统。鹤煤公司矿井建井早，辅助运输系统已不能满足如今快速掘进的需求，因此，鹤煤公司根据实际从以下方面对辅助系统进行改造：一是升级绞车，提高斜坡轨道运输能力，小型绞车更换为3 m及以上绞车，提升辅助运输能力；二是运输建临时储矸仓，在掘进头后路建平仓，缓解后路供车不及时、排矸上皮带线影响煤质等制约排矸的问题；三是改造矿井运输系统实现矸石上皮带，主井提矸。如鹤煤三矿通过设置临时矸仓和三水平矸仓等一系列辅助运输系统改造（如图1 所示），排矸能力提高到450 车/天，是原排矸系统的2.0 倍，极大地提高了运矸系统的效率，并实现了矸石与原煤分运，为岩巷快速掘进打下了坚实的基础。

近年来，鹤煤公司采用支护方式采用的先锚网后喷浆的锚杆支护方式，由于这种支护方式复喷浆掩盖了锚杆和联网的质量，且巷道的一切不足都用喷浆来掩盖，随着矿井不断向纵深发展，矿压显现剧烈，巷道断面变形严重，浆皮离层脱落（如图2 所示），危及施工作业人员的安全，浪费大量的人力和物力进行[8-11]。为改变支护现状，鹤煤公司从2018 年开始先初喷后锚网的支护方式，并利用SYS（B）矿用钻孔窥视仪，观察本部矿井的围岩变形特征情况（如图3 所示），由钻孔窥视仪研究发现，鹤煤本部矿井围岩在孔深0.4～1.2 m处围岩比较破碎，破碎程度随钻孔深度的增加而减小，在孔深1.2～1.6 m 处，产生离层，孔深1.6～2.0 m 处围岩还存在有较小的裂隙，孔深2.0～2.4 m 处，围岩已经比较完整。由上分析可知，将锚杆由2 m 长升级为2.4 m 长，直径由18 mm 升级为22 mm，并增加调心球垫和减摩垫片2 个支护构件。钻头采用直径28 mm，树脂药卷采用直径23 mm 的，实现了“三径”最优匹配（如图4 所示），有效增加了巷道支护强度，避免了巷道前掘后修现象。

鹤煤三矿4103 底抽巷（上）设计长度1 357.1 m，该巷为深部开拓新区，埋深约900 m，地质构造复杂，岩层产状变化大巷道为直墙半圆拱形断面，断面（宽×高）为5.2 m×3.6 m，该巷主要在细粒砂岩、泥岩和砂质泥岩中施工。该巷主要用途为瓦斯抽采，巷道以EBZ—318（H）掘进机为主的综合机械化作业线，出矸方法为掘进机→桥式输送机→一部胶带输送机→临时矸石仓→二部胶带输送机→三水平矸石仓如（如图5 所示），选用Ф22 mm×2 400 mm 螺纹钢树脂锚杆，托盘为150 mm×150 mm×10 mm。锚杆间排距为800 mm×800 mm，树脂药卷采用K2335 型，金属片网采用Ф6.5 mm 钢筋焊制而成，规格为2 000 mm×1 000 mm，网格为100 mm×100 mm（如图6 所示），锚杆支护流程：安全检查→敲帮问顶→临时支护→延长中心线→确定锚杆眼位置→施工锚杆眼→安装树脂锚固剂→安装锚杆、托板、调心球阀、垫圈→紧固锚杆→检验锚杆的扭矩力。

4103 底板抽采巷（上）采用以掘进机为主的综合机械化作业线以来，该掘进工作面月平均进尺在130 m 左右（如下页图7 所示），较传统作业方式月进尺提高约60 m，巷道掘进速度得到提高。同时新的锚网支护工艺的应用，通过现场矿压监测，在观测的时间内，两帮的最大位移量为87.6 mm；顶底板最大位移量为119.2 mm，保证了围岩的稳定，支护效果良好（如图8 所示）。综上所述，鹤煤三矿通过一系列的改革使的矿井开拓工程衔接紧张局面得到有效缓解，较好的达到掘支平衡和岩巷快速掘进目的。

通过鹤煤公司大力推行机械化、优化辅助运输系统、改变锚杆施工工艺等方法，岩巷掘进机械化率提高了39%，每月单进量提高49～60 m，工程质量得到大幅度提升，实现了岩巷安全、快速、高效掘进，为鹤煤公司瓦斯治理提供了时间和空间，有效缓解了生产紧张的局面，确保了各矿井高产稳产地目的，为同类型老矿井岩巷快速掘进具有一定的借鉴意义。