大断面岩巷的综合优化设计与快速掘进技术

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1、大断面岩巷的综合优化设计与快速掘进技术范中轶张献波【金牛能源邯郸矿业集团公司，河北邯郸056002】摘要针对大开采深度矿井巷道支护施工中存在的问题，针对性地进行了巷道布置、支护方式的优化设计，并通过科学管理，优化施工工艺，提高了掘进速度，取得了显著的经济和社会效益。关键词巷道优化设计快速掘进效益----------------------------------------------------------------------前言陶二矿原南总回风巷在四下采区的南部，南采区的最西部，距离F12大断层90～130m。原南总回风巷的回风路线

2、要经过四下小煤下山到230回风巷再到中央风井，回风路线较长，系统繁琐。原南总回风巷全部布置在煤巷中，而南采区的地应力高，巷道不断变形，经反复维修，状况依然很差，因此服务年限达不到生产要求。后经变更，原南总回风巷作为2210工作面的回采上巷使用，原2212上巷做为临时总回风巷，但此条巷道的状况也不理想，变形十分严重，需反复维修。为满足南采区、扩大区的首采区和南三采区生产时回风需求，须重新掘一条服务年限长、回风量大的专用总回风道，被称新南总回风巷。本文介绍了新南总回风下山的设计与掘进施工。1巷道设计1.1巷道布置根据原钻孔资料和现场打探，在2#

3、煤层上部有一层厚23m的中砂岩，比较稳固，确定把该巷道布置在这个层位里，确保巷道的成型长期稳定。新南总回风下山位于该矿的四下采区南翼向南约280～320m左右，部分段位于三下采区北翼采空区的上部，开口位置在南采皮带联络上山，巷道基本沿煤岩层倾向掘进，设计走向方位128°20′，巷道的大部分层位在2＃煤的上部约20～55m位置处，巷道的上平巷段要穿过1＃煤层，距1＃煤层距离0～35m。下山掘进530m后，穿过1＃和2＃煤层，进入2＃煤层底板，与扩大区首采轨道回风石门贯通。1.2支护设计新南总回风下山巷道为直墙半圆拱形断面，断面宽4.8m、高4

4、.0m，墙高1.6m，巷道总工程量为1700m，坡度3～23°。巷道采用锚、梁、喷+锚索联合支护。锚杆为直径22mm、长2400mm的超强螺纹钢锚杆，其间排距为700×700（mm）。为有效控制帮底角，最底部一排锚杆向底部20°方向安设底角锚杆，锚杆距地板不大于200mm。顶板挂长4.7m的梯子梁，顶梯子梁由直径16mm圆钢制成；两帮纵向接顶梯子梁挂长800mm的梯子梁，帮梯子梁由直径14mm的圆钢制成。喷射混凝土总厚度100mm，距头不超过4m进行初喷，喷厚30～50mm；滞后15m进行复喷。2优化巷道布置①从南采皮带联络巷开口，基本与南

5、采皮带巷平行，与扩大区首采回风上山贯通，这样的布置方式系统简单，乏风可直接回到中央风井。经过几个方案比对，这样的布置方式工程量最短，可以加快地区衔接，节约大量的时间和人力财力。②巷道大部分位于较稳固的中砂岩层位，可以使巷道长期保持稳定，不变形。一条巷道可以服务三个大的采区，服务年限在15年以上。③由于巷道下段要穿过2#煤层，揭煤是一项非常复杂的工作，为避免揭煤，该矿采用方案是：由2210工作面的下巷开口，沿2#煤层掘进南总煤柱工作面回风联巷，掘进到新南总回风下山巷道位置处，分别向上和向下各掘进20m，这样就由煤层进入了岩层，由揭煤变成了“揭

6、岩”，省去了复杂的揭煤过程，同时南总煤柱回风联巷又可以解决工作面的回风问题。④在新南总回风下山西部迎头与中央风井通路做一个碴仓，以提高该巷道中后期出矸效率。在西部迎头的右帮向中央风井打透8个直径219mm的通风孔，解决串联风问题，在新南总回风下山全部完工后，封堵通风孔，拆掉渣仓，做为一个回风小井。3优化施工工艺在巷道掘进的各工序中，打眼放炮、出矸、支护是三大主要工序，占用了较长的工作时间。三大工序中，各工序并不是独立进行的，由于时间及空间、人员数量限制，各工序在配合上相互联系、互相制约。施工顺序或时间、空间和人员上协调不好，影响掘进速度。以

7、前巷道掘进速度低的原因主要是迎头空间狭小，不能实现平行交叉作业，巷道掘进实行顺序作业，一道工序完成后，再进行另一道工序，工人的工作量不饱满，时间、空间不能充分利用，经常出现窝工现象，因而造成工时利用率低。鉴于此，要提高掘进速度，实现高进高效，就必须实现机械化作业，合理调配三大工序的时间、空间，增加班循环或循环进尺，就此，我们采取以下措施：（1）提高掘进机械化水平在迎头采用30kW装岩机和一台侧卸装岩机，配合800mm皮带运输机，实现出矸的快速连续运输。（2）改进施工工艺实现迎头打眼、出矸、锚杆支护平行交叉作业。采用全断面光面爆破掘进，“两掘

8、一喷”循环作业。新的施工工艺为：在工作人员进入掘进迎头同时，施工所要的材料、机具全部运到工作地点。上一班放炮后，先不清理迎头。由于巷道断面大，须在渣堆上施工，迎头集中5把风锤，打