1、72023 年第 2 期段灵君：超长大倾角巷道快速掘进技术与工艺实践段灵君：超长大倾角巷道快速掘进技术与工艺实践超长大倾角巷道快速掘进技术与工艺实践段灵君（山西石泉煤业有限责任公司，山西 长治 046000）摘 要 石泉煤业 30109 胶带顺槽超长大倾角巷道掘进施工时，存在施工进度慢、施工困难等问题，通过增加掘进机履带与巷道底板摩擦力，采用高强度锚杆牵引切割头助力，进行快速掘进工艺优化，针对性进行快速掘进技术与工艺实践研究。实践应用结果表明：巷道掘进平均速度提高到 20 m/d，效果显著。关键词 超长；大倾角；快速；掘进中图分类号 TD263.3 文献标识码 B doi:10.3969/j.
2、issn.1005-2801.2023.02.003Fast Driving Technology and Craft Practice of Super-long and Large Inclination Angle RoadwayDuan Lingjun(Shanxi Shiquan Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Changzhi 046000)Abstract:There are some problems such as slow construction progress and difficulties in the construction of
3、super-long and large inclination angle roadway with the 30109 tape trough in Shiquan Coal Industry.By increasing the friction between the roadheader crawler and the roadway floor and using the high-strength anchor traction cutting head to optimize the rapid tunneling technology,targeted to carry out
4、 fast driving technology and craft practice research.The result of practical application shows that the average speed of roadway driving is increased to 20 m/d,and the effect is remarkable.Key words:super-long;large inclination angle;fast;driving收稿日期 2022-06-30作者简介 段灵君（1984），男，山西长治沁县人，2017 年毕业于大同大学采
5、矿工程专业，本科，助理工程师，研究方向：巷道掘进方面。段灵君：超长大倾角巷道快速掘进技术与工艺实践段灵君：超长大倾角巷道快速掘进技术与工艺实践针对超长大倾角巷道的快速掘进技术和工艺应用研究较少，石泉煤业 30109 胶带顺槽掘进施工时存在施工进度慢、施工困难等问题，针对性进行了超长大倾角巷道快速掘进技术与工艺实践研究，保证了矿井高产高效安全开采。1 工程概况石泉煤业 30109 工作面主要开采 3#煤层，煤层平均厚度 6.1 m，倾角平均 3。基本顶为石灰岩，厚度 510 m；直接顶为砂质泥岩，厚度 0.3815.7 m；顶板中等稳定。底板为泥岩、砂岩，厚度 1.2 m。30109 胶带顺槽位
6、于 301 盘区中南部，北面为301 盘区大巷，南面为 DF4 正断层，西面为实煤区，东面为 30107 工作面。30109 胶带顺槽断面为 5200 mm2800 mm，面积 14.6 m2，采用 EBZ-200H 型掘进机掘进施工，配套 SGB620/40 刮板输送机。30109 胶带顺槽掘进至+527 m 时，巷道揭露DF4 正断层，断层落差 42 m，巷道坡度达 26，超过掘进机极限爬坡 18的能力。掘进机启动时出现打滑现象，掘进机作业出现突然后撤现象，后撤过程中因支撑位移不足，无法支撑掘进机，掘进机稳定性差，缺乏安全保障。2 巷道掘进速率对围岩变形影响分析巷道开挖施工打破巷道围岩原岩
7、应力场平衡，在巷道周围形成不对称应力分布。当煤岩体酥软时，在应力作用下煤岩体表现出黏弹性状态，表现出一定的损伤。建立煤岩体黏弹性状态力学模型（图1），对巷道掘进速率与巷道围岩支护问题进行分析。图 1 煤岩体黏弹性状态力学模型示意图在图 1 模型中，M0与 M1为弹性模量，为黏性系数，为煤岩体所受地应力。在应力作用下，82023 年第 2 期煤岩体产生屈服和变形，微破裂不断发生发展，一般可采用 Maxwell 粘弹性模型进行分析。结论：巷道掘进速率与工作面前方煤岩体支承应力分布表现为反相关关系。因此，在 30109 胶带顺槽掘进施工至通过 DF4 正断层时提高巷道掘进速率，有利于抑制巷道围岩变形
8、。3 掘进机与施工工艺改进措施研究3.1 增加掘进机履带与巷道底板摩擦力为有效解决掘进机后撤失稳的问题，采用增大掘进机履带与巷道底板摩擦力的措施1-6。具体实施方案为：（1）在松软底板位置处，随掘进机推进及时在掘进机履带下方垫木枕，有效增大掘进机履带与巷道底板摩擦力；（2）在硬岩底板位置处，在掘进机前底板打设锚索梁，有效增大掘进机履带与巷道底板摩擦力，保障其爬坡稳定性。3.2 高强度锚杆牵引切割头助力当采用增加掘进机履带与巷道底板摩擦力的措施仍然无法解决掘进机打滑问题时，可另外采用高强度锚杆牵引切割头助力的措施。具体实施方案为：在过 DF4 正断层大坡度位置时，伸出掘进机切割头大油缸，直接将伸
9、出后切割头“固定”在巷道顶板已支护好的高强锚杆上，然后利用缩回切割头大油缸产生的拉力让掘进机往前行走。采用高强度锚杆牵引切割头助力的措施时，掘进机通过后，必须进行支护质量检查，进行适当补网和补锚杆。3.3 快速掘进工艺优化（1）基于 30109 胶带顺槽初始支护情况，结合 EBZ-200H 型掘进机工作特点，改进支护方案。具体为：掘进机施工作业时，将 30109 胶带顺槽初始支护方案中顶板及两帮锚杆的间排距从 1200 mm调缩为 1000 mm，与掘进机正常进尺一致，节省退机工序。（2）对巷道支护材料进行改进调整。具体为：顶、帮锚杆采用 20 mm-1.5 m-550 MPa 材料取代以往的
10、 22 mm-2.5 m-345 MPa 材料；顶锚索采用17.8 mm-6.5 m 材料取代以往的 17.8 mm-8.5 m材料；顶、帮锚杆采用一支 Z2360 锚固剂取代以往的一支CK2360+一支Z2360锚固剂；不采用角锚索；采用快速螺母取代以往的普通螺母。4 应用效果超长大倾角巷道快速掘进技术与工艺应用后，在 30109 胶带顺槽掘进巷道安设顶板离层仪，对巷道顶板进行离层监测，结果如图 2。图 2 30109 胶带顺槽顶板离层量示意图从图 2 数据可知，当掘进机距离工作面 50200 m 时，巷道顶板离层情况表现为逐渐增大趋势；当掘进机距离工作面 200240 m 时，巷道顶板离层
11、情况表现为趋于稳定状态，巷道顶板浅部和深部离层量分别为 3.5 mm、8 mm，新支护方案可以实现有效支护。5 结论（1）通过理论分析可知，巷道掘进速率与工作面前方煤岩体支承应力分布表现为反相关关系，提高 30109 胶带顺槽过 DF4 正断层阶段巷道掘进速度，有利于巷道稳定。（2）改进掘进机与施工工艺，增加掘进机履带与巷道底板摩擦力，采用高强度锚杆牵引切割头助力提高掘进机稳定性，保证施工安全。（3）采用掘支匹配的支护参数，减少工序，在保证巷道支护效果基础上，巷道掘进平均速度从13 m/d 提高到 20 m/d，效果显著。【参考文献】1 田建杰.大倾角综掘快速施工和支护优化研究 J.山东煤炭科技，2021，39（12）：58-59.2 秦飞龙.沙坪煤矿岩巷大倾角综掘技术研究及应用 J.煤炭工程，2021，53（S1）：46-49.3 孟亚周，申华，胡志飞.大倾角下山岩巷快速掘进技术在丰阳煤矿的实践应用 J.山西煤炭，2020，40（03）：29-32.4 李禹兴.超长大倾角巷道快速掘进技术与工艺 J.煤炭与化工，2018，41（06）：34-36.5 陆继旺，侯照东，高亚洲.过较大断层时综掘机行走方式研究 J.山东煤炭科技，2014（08）：25-26.6 高明玉.超长距离特大断面大倾角斜井施工 J.中国矿山工程，2011，40（05）：43-46.
