三軟地層條件下快速掘進(jìn)技術(shù)

1、“三軟”地層條件下快速掘進(jìn)技術(shù)萬舉峰 劉永發(fā) 王延潤【龍口煤電有限公司北皂煤礦，山東 龍口 265700】摘 要 “三軟”地層條件下，頂板安全是制約掘進(jìn)速度的主要因素。通過采用“三掘三噴”施工工藝及勞動組織，加強施工質(zhì)量管理，實現(xiàn)了快速掘進(jìn)，確保了頂板安全。關(guān)鍵詞 “三軟”地層 快速掘進(jìn) 三掘三噴 安全-1 概 況北皂煤礦位于龍口井田西北部，成煤地層為新生代第三系，屬典型的“三軟”地層構(gòu)造，煤層易風(fēng)化，頂?shù)装鍨槟鄮r、炭質(zhì)泥巖，煤層及頂?shù)装逅绍浺灼扑椋瑤r石堅固性系數(shù)f值小于3。采煤工作面多為綜采、綜放工作面，工作面兩巷順槽長度在7002000m，運輸巷的巷道寬度在3.8m以上。巷道采用掘進(jìn)機掘進(jìn)

2、，錨、網(wǎng)、噴支護(hù)。在理想狀態(tài)下，每月進(jìn)尺應(yīng)為680m，但在實際生產(chǎn)中，由于支護(hù)后經(jīng)常出現(xiàn)片幫、掉頂、頂板下沉、兩幫內(nèi)收等安全隱患，每月實際進(jìn)尺只有250m左右。2 問題及分析（1）支護(hù)參數(shù)用錨、網(wǎng)、噴支護(hù)作為永久支護(hù)，錨桿為直徑16mm、長1850mm的等強度螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為800×800（mm），桿體外露長度為100mm。冷拔鋼絲金屬網(wǎng)。噴射混凝土厚度為100mm。（2）勞動組織原勞動組織采用“三八”作業(yè)制，實行“二掘一噴”作業(yè)。（3）存在的問題分析“兩掘一噴”作為礦井傳統(tǒng)的勞動組織方式一直被采用，它具有以下優(yōu)點：一是掘進(jìn)、噴漿分開作業(yè)，工序較為簡單，便于安全和生產(chǎn)管理；二

3、是作業(yè)空間相對寬松，工人作業(yè)環(huán)境較好。但對于北皂礦而言，由于其煤種為“三軟”地層下的褐煤，巷道圍巖被揭露后，極易風(fēng)化潮解，如不及時噴漿，就會造成煤壁風(fēng)化脫落，進(jìn)而導(dǎo)致片邦、掉頂，使部分錨桿失效，影響支護(hù)效果，甚至出現(xiàn)冒頂事故。為此，我們對巷道圍巖被揭露后，巷道收縮量與圍巖揭露長度之間的關(guān)系進(jìn)行現(xiàn)場實測。如下圖所示。從圖中可以看出，圍巖揭露約15m（約24h）開始，巷道開始大量風(fēng)化收縮。巷道收縮量與圍巖揭露長度關(guān)系曲線圖此外，我們對施工現(xiàn)場中由于施工質(zhì)量原因，致使支護(hù)體被破壞，進(jìn)而影響安全生產(chǎn)的因素進(jìn)行分析： 巷道成形差，超挖、欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重，致圍巖應(yīng)力集中而產(chǎn)生變形、破壞； 錨桿安設(shè)質(zhì)量差，初撐

4、力不足而使圍巖片落，進(jìn)而導(dǎo)致錨桿失效，巷道變形、破壞； 由于噴漿厚度不足，圍巖輕微變形即使噴體脫落暴露煤體，使煤體風(fēng)化片落。3 對策與實施3.1 改變施工工序針對“兩掘一噴”施工工序在我礦存在的問題，修改為“三掘三噴”。“三掘三噴”就是采用“三八”作業(yè)制，實行“三掘三噴”，每天一個大循環(huán)，掘進(jìn)班每班掘進(jìn)三個小循環(huán)，噴漿班每天噴漿三個小循環(huán)，掘、噴平行穿插作業(yè)。通過實行“三掘三噴”，極大地提高了噴漿速度，使巷道無初噴距離控制在15m以下，減小了煤體暴露風(fēng)化時間，確保了頂板安全，并使有效掘進(jìn)時間由原來的16小時增加至21小時，為掘進(jìn)機快速掘進(jìn)提供了條件及保證。3.2 提高施工質(zhì)量針對施工質(zhì)量方面存

5、在的的問題，我們制定如下措施：（1）按照設(shè)計斷面尺寸要求施工，力求巷道成形規(guī)整、圓滑。（2）嚴(yán)格按照規(guī)程要求的支護(hù)參數(shù)施工： 加強錨桿安設(shè)質(zhì)量，施工時嚴(yán)格控制好錨桿安設(shè)深度和錨桿間排距，錨桿安設(shè)角度符合規(guī)程要求； 錨桿螺母用煤電鉆上緊，使托盤緊貼巖面，螺母的初始力不小于20kN；錨桿拉拔力不小于設(shè)計要求； 金屬網(wǎng)鋪設(shè)和搭接、聯(lián)網(wǎng)。金屬網(wǎng)必須搭接，搭接長度100mm，并用12#鐵絲隔三聯(lián)一。金屬網(wǎng)必須緊貼巖面，局部煤體破碎處，必須加掛木托盤； 加強噴漿工作，巷道無初復(fù)噴距離和噴漿厚度必須滿足設(shè)計要求，采用“三掘三噴”作業(yè)制，兩臺混凝土噴射機同時噴漿作業(yè)。（3）巷道頂板破碎壓力大時，及時將錨桿間排

6、距縮短為600×600（mm），并每隔1020m套支兩架U型鋼棚。根據(jù)現(xiàn)場壓力情況，增加錨索以加強支護(hù)。3.3 保障措施（1）備用支護(hù)材料配備一定數(shù)量的支護(hù)材料和工具，置于距迎頭200m范圍內(nèi)，以備急用。15架與斷面尺寸一致的U型鋼棚；1m3背板和50個木楔；20根以上的枕木（打點柱時穿鞋、帶帽專用）；5kg以上長8cm的大釘子；30根長2.8m的柱子；15根長3m的鋼；備用一臺移動泵站。發(fā)現(xiàn)巷道礦壓顯現(xiàn)厲害時，要迅速支好支柱，加固巷道，防止冒頂事故。（2）備用工具大錘一把；完好刀鋸一把；1.2m、1.5m尖釬各一根；活搬手一把。（3）技術(shù)保障綜掘隊管理人員每次下井時，必須對巷道頂?shù)装迩闆r檢查，及時發(fā)現(xiàn)并處理問題。綜掘隊技術(shù)人員每天記好臺帳。巷道每隔400m安設(shè)一個頂板離層監(jiān)測儀。每隔100m安設(shè)一組錨桿測力計，觀察錨桿受力情況。加強頂板管理安全知識學(xué)習(xí)。4 實施效果我們經(jīng)過調(diào)整勞動組織及加強質(zhì)量管理，極大地提高了勞動效率及快速掘進(jìn)水平。月平均掘進(jìn)進(jìn)尺由原來的250m提高到現(xiàn)在的584m。創(chuàng)804.5m的龍礦集團(tuán)最高歷史單進(jìn)水平。在施工中，縮小了無初、復(fù)噴距離，減少了煤體暴露風(fēng)化時間，有效地提高了支護(hù)質(zhì)量，保證了頂板安全。5 結(jié) 論在“三軟”地層條件下，通過采用“三掘三噴”施工工藝及勞動組織，全面加強質(zhì)量管理，減少圍巖風(fēng)化膨脹時間，提高支護(hù)質(zhì)量，能夠