综掘机拐弯施工工艺研究

摘要:巷道改向问题一直是影响巷道快速掘进的一大难点，传统的巷道拐弯施工均是采用炮掘配耙装机的方式进行，但是其存在很大的问题，施工很不方便，而综掘机拐弯施工工艺的应用能在很大程度上改变传统巷道拐弯工艺的不足，具有很大优势，故在本文中主要以济宁运河煤矿7310工作面切眼为例对综掘机拐弯施工工艺在切眼施工中的应用进行了简单的分析与探讨。

关键词:综掘机；拐弯施工；切巷施工；应用

1工程概况

济宁运河煤矿7310工作面切眼，位于3煤层中，工作面东至7310皮带顺槽，南临7310工作面，西至7310轨道顺槽，北临边界保护煤柱。1.1巷道布置7310工作面切眼开门点位于7310轨道顺槽15号导线点北4.6~11.8m（巷道东帮），巷道位于工业广场北部，东至7310皮带顺槽，南临7310工作面，西至7310轨道顺槽，北临边界保护煤柱。工作面切眼方位角90°，切眼设计长度184m。1.2巷道断面（1）1-1断面。7310工作面切眼导硐断面形状为矩形，断面规格为荒宽×荒高=4200mm×2800mm，净宽×净高=4000mm×2600mm，荒断面积11.76m2，净断面积10.4m2。（2）剥帮断面。7310工作面切眼剥帮断面形状为矩形，断面规格为荒宽×荒高=3300mm×2800mm，净宽×净高=3200mm×2600mm，荒断面积9.24m2，净断面积8.32m2。煤矿现代化2018年第2期总第143期（3）2-2断面。剥帮后切眼断面形状为矩形，断面规格为荒宽×荒高＝7400mm×2800mm，净宽×净高=7200mm×2600mm，巷道荒断面积=20.72m2，净断面积=18.72m2。（4）3-3断面。剥帮后煤机硐室断面形状为矩形，断面规格为荒宽×荒高＝8900mm×2800mm，净宽×净高=8700mm×2600mm，巷道荒断面积=24.92m2，净断面积=22.62m2。（5）根据现场需要施工的稳车硐室规格均为：净宽×净深=4m×4m，断面形状均为矩形，所有硐室高度均与巷道顶底板持平。

2施工工艺和方法

（1）施工前由生产技术部地测科给定偏中线、腰线等数据，施工时严格按照上述数据进行施工。（2）检查现场风、水、机、电等，以达到质量标准要求。进行EBZ160A悬臂式掘进机、P-60B耙装机设备运输、安装等工作，并安装1部SSJ650/30kW皮带与顺槽内皮带搭接形成运煤系统。（3）巷道施工前，必须保持巷道正常通风，开工前，首先按由外向里的顺序对施工地点10m范围内的支护进行检查，如有失效支护及时整改，确认安全后，方可掘进。（4）巷道正常情况下沿南帮煤层底板掘进，采用EBZ160A悬臂式掘进机落煤、出煤，胶带输送机转载运输的方式施工。该切眼施工采取“导硐掘进、剥帮成型”分次施工成巷方式掘进，首先施工7310切眼导硐，然后再对“切眼导硐剥帮”施工，切眼剥帮施工时仍由西向东扩南帮施工。导硐施工至设计位置后，回撤掘进机及拆除导硐内的皮带机，同时在切眼回剥开始处安装一部P-60B耙装机，并配合掘进机接力出煤对切眼剥帮施工。待切眼剥帮施工足够安装皮带机的距离后，回撤耙装机并重新安装皮带机及组装掘进机二运，形成煤流系统，使用掘进机剥帮直至设计位置。剥帮施工前必须确保2列工字钢棚超前剥帮迎头至少6m以上。（5）煤机硐室施工方法。首先按设计位置预留煤机硐室，当切眼剥帮迎头超前煤机硐室开门口4m时，后退掘进机截割煤机硐室4m并进行支护，然后截割剥帮迎头4m，再后退掘进机截割煤机硐室4m并进行支护，如此反复直至将煤机硐室截割出设计尺寸。煤机硐室完全施工完后要及时在门口架设一排工字钢棚加强支护。煤机硐室内的钢筋梯层东西向布置。（6）掘进施工为“三八制”作业，采用EBZ160A悬臂式掘进机截割的施工方法进行掘进施工，每班组织2个正规生产作业循环，每循环进尺2m，确保日循环进尺为12m，其中利用早班截割完煤后进行检修。掘进中可以不支护帮部底角锚杆，距迎头超过8m时要及时补齐底角锚杆并紧固。（7）工艺流程。施工过程中采用EBZ160A悬臂式掘进机截割煤层、松软岩层，经掘进机耙装系统转载到后部运输机运输。其中在截割、运输的同时，人力准备支护材料。待一个循环截割完毕后退机，首先对掘进工作面进行临时支护并确保牢固，再按由顶板中间向两帮的顺序打锚杆眼进行永久支护。（8）为便于现场施工，剥帮采取全断面掘进留浮煤的方法施工，要求留有0.7～1m的浮煤确保支护顶板时的人员安全，留设距离迎头不超过20m。（9）当煤岩松软易折、巷道三岔口、揭露断层及顶板破碎等情况进行掘进施工时，施工时截割深度调整为800mm。7310工作面切眼煤层老顶为粉砂岩，直接顶为泥岩，直接底为泥岩，老底为粉砂岩。

3巷道支护

3.1临时支护（1）硐室、开口巷道无法使用前探梁时采取短掘短支，循环进尺不超过0.8m。锚梁网巷道可以借用原有支护锚杆安设前探梁，原支护锚杆无法使用时，提前打Φ20mm×2200mm锚杆（间距800mm，不少于3棵）吊挂前探梁。岩性差时打超前锚杆维护顶板（选用规格Φ20mm×2200mm等强度螺纹钢式金属杆体树脂锚杆，锚杆间距800mm，锚杆角度为斜向上约70°，不少于3根）的作业方式进行施工。（2）切眼导硐及剥帮正常施工时，均采用前探梁作为临时支护，全断面吊挂3根前探梁进行临时支护。前探梁用12号槽钢制作（中间焊有3cm角铁以增加强度），长度为4.5m，梁间距不大于1m，用顶板锚杆及3个吊环、3个大木刹刹紧刹牢固定，前方顶板不平滑时使用木板进行接顶；其中木刹采用长30cm、宽10cm、高10cm立方体的落叶松原木制作而成，穿有保险绳和保险钩，木刹的使用方式必须根据前探梁后部距离顶板的距离而定；吊环用Φ18mm圆钢及厚20mm的A3钢板加工；吊环必须安设在牢固可靠的支护锚杆上，锚杆锚固力不小于70kN，并上满丝；前探梁最大控顶距离2.1m；前探梁后端用特制大木刹刹牢，前探梁前端可以用木块接顶,但木块不得超过3块且必须横置；上山掘进期间必须用直径不小于6.2mm的细钢丝绳将前探梁后端与顶板锚杆（或网子）拴牢，前探梁支设牢固。（3）临时支护支设前探梁工作，操作人员不得少于4人：首先将吊环安设在顶部锚杆上，2人将前探梁上肩，缓慢递入吊环中，直至前端深入到迎头前脸，1人在前端用木托盘垫实，后端1人上木刹，刹紧背牢后方可。（4）每次使用吊环、前探梁前，必须对吊环、前探梁的完好情况进行检查，如发现吊环开焊、有裂纹、螺纹滑扣或前探梁变形严重等无法满足临时支护情况时，必须停止使用。3.2永久支护7310切眼导硐1-1断面顶板锚杆采用5棵规格为Φ20mm×2200mm的等强度全螺纹钢式树脂锚杆金属杆体配合轧花钢网、钢筋梯、铁盘进行支护；巷道北帮采用3棵规格为Φ18mm×1800mm的等强螺纹钢锚杆配合铁牌、木托牌、矿用双抗塑料网进行支护，为避免材料浪费，南帮暂在顶板以下安设2棵规格为Φ18mm×1800mm全螺纹锚杆配合木托盘、矿用双抗塑料网联合护帮，并保证网子下边沿距帮部锚杆不大于300mm，最大允许偏差±100mm，两帮矿用双抗塑料网底部应成一线。Ф20mm×2200mm锚杆托盘为正方形，规格为长×宽×厚=130mm×130mm×10mm，Ф18mm×1800mm的锚杆托盘为长方形，规格为长×宽×厚=120mm×100mm×8mm，用钢板切割而成，木托盘规格为长×宽×厚=150mm×150mm×50mm；锚杆锚固采用MSK2550树脂药卷锚固，顶、帮每棵锚杆使用MSK2550树脂药卷2支，药卷长度总共为1000mm。同时顶板铺设轧花钢网，帮部铺设矿用双抗塑料网，轧花钢网与矿用双抗塑料网的搭接长度不小于300mm且压接到帮部顶角锚杆，网子下边沿距帮部底角锚杆距离为300mm，误差±100mm。顶板锚杆的间距为800mm，排距1000mm。顶部两角锚杆分别距两帮500mm；两帮锚杆的间距为1000mm，排距为1000mm。两帮顶角锚杆距顶板350mm，帮部底角锚杆距底板不得大于800mm（允许偏差100mm）。1-1断面在顶板布置2排矿用锚索进行支护，规格为Φ17.8mm×4500mm，锚索间排距为2000mm×1200mm。一套矿用锚索包括4500mm长钢绞线一根、锚索牌、压力碗和索具、3000mm长的12号槽钢1根，每根槽钢布置2棵矿用锚索，锚索垂直顶板布置，确保锚入顶板稳定岩层1.5m以上。矿用锚索预紧力为80～100kN，锚索外露长度不小于150mm不大于250mm，每施工完一组矿用锚索后，由班长或跟班区长及时悬挂锚索安装指示牌。

4存在的问题及经济、技术对比

（1）在切巷施工过程中由于未及时拆除综掘机桥式转载机，导致综掘机左侧履带滚轮护板、桥式转载机转台轴扭曲变形，要求当拐弯作业已切割3m时必须对综掘机桥式转载机进行拆除。（2）在拐弯施工中由于综掘机后浮渣不能及时清理，造成巷道高度不够，综掘机卧底不足等，要求综掘机拐弯期间切巷内溜子两侧浮渣要及时处理，保证正常施工。（3）直接利用机掘拐弯，相比原炮掘拐弯大大减轻了工人劳动强度，减少了工序环节，更好地保证了工人施工的安全性，消除了放炮对顶板控制的不利影响。（4）与同类条件相比，机掘拐弯明显缩短了巷道拐弯的施工工期，减少了直角拐弯对掘进进尺的影响，宽7m的切眼施工任务由炮掘的9天变为机掘的4天，同时减低了材料消耗。总之，通过在济宁运河煤矿7310工作面切眼工程中运用综掘机，在很大程度上降低了材料的消耗。同时也实现了施工环节的优化，不仅有效的解决了航道拐弯施工中存在的问题，也在很大程度上提高了工程操作的安全性以及生产效率。

参考文献：

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[2]连月照，郑学军，李百利.综掘机直接拐弯施工工艺研究与应用[J].山东煤炭科技，2011（1）：37-39.

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[4]于冬.综掘施工工艺在大倾角岩巷掘进中的应用[J].黑龙江科技信息，2014，17：103.

作者:孔磊 单位:济宁矿业集团 运河煤矿