摘要：大断面回采巷道使用掘锚机快速掘进技术，实现了快速、安全、高效地掘进巷道，解决了正常的采掘衔接的难题，使现代化高产矿区走上了集约化、可持续发展的道路。
关键词：大断面回采巷道，掘锚机，快速掘进
0 引言
快速、安全、高效地掘进巷道是煤矿生产的先决条件,是保证正常的采掘衔接的必要条件。随着我国煤炭生产和现代化机械水平的不断提高,大部分大中型煤炭企业已经走上了集约化、可持续发展的道路。小保当一号矿井采用国内外一流的采掘设备，开采强度大，保证采掘接续难度大，所以如何提高巷道掘进单进水平是建设高产高效矿井的关键，掘锚机快速掘进技术的使用极大缓解了采掘接续。
小保当一号矿井的112201内回风顺槽沿2-2煤煤层底板掘进，由神南产业发展有限公司掘进中心第一项目部负责施工，施工过程中采取掘锚机掘进施工，一次成巷的先进工艺，优化业务流程和劳动组织，加强施工管理等一系列措施，实现了大断面回采巷道快速掘进。
1 、工程概况
1.1煤（岩）层赋存特征
小保当一号矿井位于陕西省神木市西南部，行政区划隶属于神木市大保当镇。
主要可采煤层为2-2（2-2上）煤层，赋存于延安组第四段顶部，为矿井内最厚的主要可采煤层。与上覆1-2煤层间距 20.44～49.82m，埋深为199.69～401.22m，煤层底板标高1015～890m。大致在矿井西南部2-2煤层由南向北分岔成2-2上、2-2下两层，分岔煤层间距0.87～1.55m，由东向西、由北向南逐渐增厚。工作面-2煤为沥青光泽以半亮煤为主，煤层厚度5.63—6.13m，煤层平均厚度5.95m。煤层局部可能存在顶板砂岩冲刷体。工作面南段煤层下部局部含一层夹矸，厚约0.1-0.2m（炭质泥岩）；煤层上覆基岩厚度90-130m，土层厚度40-100m。沙层厚度0-10m。埋藏深度170—220m。煤层赋存稳定。
2-2煤老顶：中、细粒砂岩,4.76-23.45m。以中粒长石石英砂岩为主，局部为细砂岩。中粒砂岩，灰白色，中厚、厚层状，次棱角状，分选性中等至较差，块状及大型交错层理，钙质胶结，含碳屑；细砂岩，灰、灰白色薄层状，分选中等，波状及小型交错层理，均含白云母碎片及暗色矿物。
直接顶：粉砂岩、砂质泥岩，0-13.99m。灰、深灰色薄层状粉砂岩，水平及波状层理，夹细砂岩薄层，含植物叶片化石，南段具滑面，偶为砂质泥岩，局部缺失
直接底：泥岩、炭质泥岩、泥质粉砂岩0-1.6m。灰色、深灰色，薄层状，含植物化石，具滑面，主要存在于工作面中部及南部。
老底：粉砂岩、细砂岩，2.5-14.62m。深灰色-浅灰色薄层、中厚层状粉砂岩，波状层理及斜层理，夹细粒砂岩薄层，见植物化石。局部为细砂岩。
1.2巷道布置及设计
112201内回风顺槽矩形断面，净宽5.2m，净高4.1m，净断面21.32m2;掘宽5.4m，掘高4.2m，掘进断面22.68m2,长度6148米。
1.3巷道支护形式与参数
采用锚网索联合支护：顶部锚杆铺钢筋网支护，采用锚索加强支护，帮部采用锚杆铺铅丝网支护 。
(1)支护参数
锚杆：顶部采用Ф20×2400mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆；帮部采用Ф20×2400mm螺纹钢锚杆。钢托板：顶部采用国家标准的Q235钢托板，规格为150×150×10mm拱高不低于34mm，配调心球垫和减阻尼龙垫圈；帮部采用玻璃钢托盘。锚固剂：锚杆孔每孔装药卷MSK2335和MSZ2360各1支，锚索孔每孔装药卷3支。
锚杆间排距及排列方式：
顶部锚杆布置：锚杆排距900mm，每排7根锚杆，间距800mm。
帮部锚杆排距900mm，每排每帮5根锚杆，间距900mm。可采帮锚杆采用Φ22×2400mm玻璃钢锚杆，使用相配套的托盘。靠上部两根锚杆用钢筋托梁，下部三根锚杆用W型钢护板。
锚固方式：采用两支锚固剂，一支规格为MSK2335，一支规格为MSZ2360。
锚杆预紧扭矩：利用扭矩倍增器拧紧螺母，不低于400N.m。
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网片规格：采用菱形金属网护帮，网孔规格50×50mm，网片规格4100×1000mm，网间搭接100mm，采用双丝双扣梳辫法隔孔相连，并不得小于3扣。
锚杆角度：锚杆垂直巷帮。
网片规格：可采帮采用塑钢网，规格：4.1×1.0m，网目60×60mm，网间搭接100mm，采用双丝双扣梳辫法隔孔相连，并不得小于3扣。
锚索形式和规格：锚索材料为17.8mm，17股预应力钢绞线，长度6.3m，采用一支MSK2335和两支MSZ2360树脂药卷锚固，锚固长度1700mm。
锚索托板：采用300×300×16mm高强度拱形可调心托板及配套锁具，锚索托板高度不低于60mm，厚度不小于16mm，承载力不低于400kN。
锚索布置：采用每排两根布置，排距3000mm，间距2000mm。锚索安装在两排锚杆间顶板中部。
锚索预紧力：锚索初始预紧力要达到200kN。
2、掘进施工工艺
2.1施工方法：巷道采用ZJM4200护盾式掘锚机掘进、2#台车、二运转载机配合胶带输送机运煤的方式进行施工，掘进支护同时施工。用防爆装载机完成材料及小型设备的运送、搬移以及巷道浮煤的清理工作。主要施工工序如下：截割→装煤→转装→运煤→升起临时支护（掘锚机、2#台车自带护盾）→顶板支护。
2.2支护方法
支护顶锚杆施工方法如下：巷道在截割完成后及时用2#台车进行顶板支护施工，锚索根据设计施工。锚杆施工工序和工艺过程如下：挂网连网→悬挂连接钢筋托梁→定眼位→钻眼→装填树脂药卷→安装锚杆→紧固锚杆。
2.3掘锚机截割方式：掘锚机掘进时，巷道一次成型。掘锚机司机在激光指示仪的导向下，通过掘锚机在巷道正头的煤壁进行切割，直至割入1000mm的深度。
2.4截割循环：掘锚机截割时，首先将掘锚机截割头调整至巷道顶板，将截割头从顶板留500 mm进刀，由上向下切割煤体，当截割头割到煤层底板时，掘锚机稍向后退，割完底煤,使巷道底板平整，然后抬高截割头扫顶，接着进行下一刀割煤，掘锚机完成从顶板至底板再到顶板这一过程就称一个截割循环。
2.5最大、最小空顶距
据掘锚机、2#台车机身长度确定，掘锚机自带护盾支撑板，最大支撑距离10米；2#台车自带液压支撑板，最大支撑距离10.5米，最大空顶距不超过10.5米，最小控顶距为0.45米，帮部空顶距15米。遇到地质构造带，顶板条件不好时，循环进尺缩小，并补充安全技术措施。
2.6 正规作业循环
2.6.1循环方式：采用正规循环作业方式作业。
作业方式：采用“三八”工作制，中班、夜班生产，早班检修。
作业循环进尺1m，中班、夜班各20循环，早班检修，每天10循环进尺，平均日进尺50m,循环率85%，月度进尺1275m。
2.6.2作业形式：割煤与顶板支护平行作业。
为了充分利用工时，采用各工种平行与顺序作业相结合的劳动组织方式，各工种各负其责，互相配合，共同完成工作面的落煤、装煤、运煤、支护、设备搬迁、接风筒，运送材料及清理巷道等工作。每班配备一名机电副班长，巡回检查设备运行情况，保证机械设备的正常运行。
3、 巷道掘进与支护效果
3.1通过对巷道表面位移、顶板离层、锚固力等的监测，评价支护效果如下：
①在掘进期间,巷道顶板下沉量很小,两帮移进量最大为5mm/d；
②从顶板锚杆的受力情况来看，锚杆受轴向拉力最大50kN，整个锚杆杆体基本处于受拉状态，经测试所有受测锚杆均未超过屈服极限，说明支护强度可靠。
3.2巷道月掘进量最高达到1287m/月的良好记录，实现了快速、安全、高效地掘进巷道，掘锚机掘进及锚网索联合支护的应用，大大提高了回采巷道掘进进尺，又降低了巷道的支护成本，保证了安全，减轻了工人的劳动强度，改善了现场环境。
论文作者:张晓峰,董江平,柳 涛,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：锚机论文; 巷道论文; 煤层论文; 顶板论文; 锚杆论文; 砂岩论文; 进尺论文; 《工程管理前沿》2019年第11期论文;