大倾角上山岩巷快速掘进技术实践

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1、大倾角上山岩巷快速掘进技术实践　　【摘要】本文主要介绍了凤凰山矿通过实施“多工序区域分割”平行作业、改变出矸方式、采用接力喷浆，优化支护方式实现大倾角岩巷快速掘进，有效地缓解了矿井采掘接替紧张的局面，对保证矿井高产高效具有重要意义。【关键词】大倾角；快速掘进；出矸；喷浆一、前言凤凰山矿是建于1965年的现代化矿井，设计生产原煤400万t/a，三号煤及九号煤已相继枯竭，目前主要回采十五号煤。十五号煤三盘区的开拓延伸是制约矿井能否正常接替的咽喉工程。凤凰山矿大倾角岩巷的施工一直受出矸、运输、施工工艺等多方面因素的限制，施工进度长期徘徊在40-55m/月。因此，大倾角岩石斜巷的快速掘

2、进尤为重要，可以缩短矿井开拓延伸周期，提前进入盘区工作面的布置。本文通过对传统施工工艺进行工序优化，合理组织，总结出一条大倾角岩巷快速掘进施工组织与工艺优化的方法。二、工程概况及存在问题61、工程概况：一五三盘区回风斜巷在十五号煤层中以30°上山破顶掘进至北回风斜井下平段，改巷为十五号煤三盘区集中回风斜巷，巷道为直墙半圆拱形断面，设计长度123m，毛宽4.2m，毛高3.1m，掘进断面11.12m2；采用采用锚网喷联合支护。锚杆采用Φ16×1600mm麻花式金属树脂锚杆，钻孔直径43mm，矩形布置，锚杆排距均为800mm，金属网采用2000×900mm的经纬网，喷厚100mm。2

3、、存在问题：（1）采用P-60B型耙斗装岩机配合矿车出矸，需使用绞车倒运车辆，不能连续出矸，另外受耙岩机滚筒缠绳制约，耙岩机有效耙矸距离不超过65m；采用PZ-5B型喷浆机喷浆，因巷道为30°上山，喷浆机有效喷射距离不超过70m。（2）打眼施工耗时长。由于十五号煤顶板石灰岩较硬，采用Φ42mm一字型钻头配合Φ28mm六棱钢钎，钻进一个1.6m深炮（锚杆）眼需10-12min。（3）出矸时需另指派其它队组配合倒车运矸，且30°上山掘进，巷道坡度大，人员上下、运送支护材料、抬运钻机等工序耗时长、体力消耗大。三、工艺优化及创新点3.1实施“多工序区域分割”平行作业方式：放炮后在距掌面

4、不小于8米的巷道拱部或帮部打注软硬锚杆固定耙岩机滑轮，工作面前8m为打炮眼及锚杆支护区域，工作面8m以外为出矸作业区域。放炮后先用耙斗装岩机把爆落矸石耙开至少8m远（留部分矸石，便于踩矸作业），耙斗装岩机耙矸时，安排打炮眼或打锚杆支护施工。即打炮眼或锚杆支护与耙斗装岩机耙矸同时作业。最大限度实现平行作业，缩短了工时，提高了工效。63.2改变出矸方式，实现连续出矸：采用了“耙岩机+皮带”的排矸方式，代替了“耙岩机+矿车+小绞车”接替运输的低效模式，形成连续快速排矸系统。在一五三盘区回风斜井下平段安装一部P-60B型耙斗装岩机，耙斗装岩机出矸口直接搭接在一部SDJ-80皮带上，既节

5、约了倒车运矸的人员，又实现了快速连续出矸。另外，受耙岩机滚筒缠绳制约，耙岩机有效耙矸距离不超过65m，且巷道为30°上山掘进，巷道掘进65m以后如再安装一台耙岩机，耙岩机占用巷道空间大，且需平巷、钉道及安装绞车将耙岩机提至安装地点，施工困难大。为解决这一问题，采用“绞车耙斗+耙岩机”的接力出矸方式，即在巷道掘至60m时，在巷道帮部开掘一绞车硐，绞车硐内安装两部11.4kw小绞车，两部绞车绳穿过滑轮固定在同一耙斗上，两部绞车出绳方向为巷道下山方向，滑轮固定在斜巷绞车位置以下的顶板上，两部绞车一提一放，实现了绞车耙斗与耙岩机的接力出矸（如图1），综合上述出矸方式，出矸时间由180m

6、in减少为100min。63.3采用接力喷浆方式：因巷道为30°上山，采用PZ-5B型喷浆机上山喷浆，喷浆机有效喷射距离不超过70m。为解决这一问题，在巷道掘至65m时，在巷道帮部开掘一喷浆硐再安装一台喷浆机，掘进班除打眼支护工外其余人员卸料及拌料，利用一五三盘区回风斜井下平段喷浆机将喷浆料送至斜巷中的喷浆硐内，喷浆班直接在斜巷中部的喷浆硐进行喷浆施工。3.4优化支护方式：由功能原理可知，凿岩钻机输出功率W=2σh1R1t=2σh2R2t（其中，σ为围岩强度；t为钻头刃宽，大小可视与钻头相同；R1、R2分别为大小钻头半径；h1、h2分别为大小钻头凿深），此式说明钻凿深度与钻头直

7、径成反比，即同一凿岩机在相同的时间内破碎的眼孔体积一样，直径减小，凿岩深度就相应增加。结合掘进工作面实际与现有设备情况，采用Φ18×1600mm小麻花式金属树脂锚杆替代Φ16×1600mm大麻花式金属树脂锚杆，即在打锚杆眼时将Φ42mm一字型钻头更换为Φ28mm一字型钻头。经测试，同台YT-28型凿岩机使用Φ42mm一字型钻头打1.6m的锚杆眼用时10-12min，而使用Φ28mm一字型钻头打1.6m的锚杆眼用时6-8min，打眼速度提高非常显著。采用此方法，仅炮眼一项提速近30%。同时Φ1