半煤巷快速掘进施工工艺分析

1工程概况

泰安煤业为晋能集团忻州有限公司下属煤企，开采11号煤层，煤层自身构造相对简单，薄煤层，缓倾斜。开展半煤巷掘进施工作业时，采用破底方式，主要是针对粉砂岩和泥岩等进行截割施工。11102工作面运输顺槽坡度10°，巷道总长1120m，半煤巷设计长度600m。半煤巷工作面顺槽标高+770~+782m。11号煤层伪顶为0.1~0.7m的泥岩，直接顶为2~3.21m的含钙泥岩，基本顶为4.15~4.6m的泥质粉砂岩；直接底为2.32~7.84m的泥岩。

2半煤巷掘进施工工艺选择

2.1按照半煤巷的长度加以确定。半煤岩巷长度对其掘进施工工艺影响较大，当巷道长度值较短时，应用钻孔爆破作业工艺较为合适，同时还需要配置相应的装载机械和耙斗机械；当巷道长度值较长时，应用综掘机械开采工艺则更为合适。该矿井半煤巷长度较长，故选择综掘机械开采工艺。2.2按照半煤巷岩石性质选择。半煤岩巷岩石性质对掘进施工工艺也具有较大影响，当半煤巷掘进过程中，进行截割处理的岩石结构厚度较大，而且岩体的强度值较高时，适宜采用综掘机械化开采技术，配置重型硬岩掘进机械，这样才能确保半煤巷掘进作业的效率。并且，在半煤巷的掘进作业过程中，也可以辅助以松动爆破施工技术，辅助综合机械化掘进作业。根据该矿实际地质条件，选择采用综掘机械化开采技术，同时还需要配置重型硬岩掘进机械。

3半煤巷快速掘进施工效果

3.1施工效果按照。上述设计的各项作业参数，工作面顺槽掘进速率较高，成巷质量同样也得以改善。依据半煤巷作业现场的相关数据来看，半煤巷从2017年5月开展首次作业之后，到2017年8月作业完工，工期经过了90d的时间，共进行了533个循环作业，掘进的总长度达到近500m，超出了之前预设的月进度目标。在作业完成之后，岩体的块度也相应减少，而且岩体粒径变得更加均匀，对于装岩施工是非常有利的。半煤巷的成巷作业也全部达到要求，优良率超过了86%，同时没有出现欠挖现象，最大超挖值被有效控制在150mm之内。3.2围岩位移监测。（1）围岩位移监测站和监测点的设置从半煤巷进行掘进施工作业起始，每间隔距离为30m加设监测站点，监测站点的编号分别为1#~4#，一共设置有四个监测站点。在对测点的位移进行测量过程中，采用的方法为十字交叉法，全面测量半煤巷顶板结构和两帮结构位移量。（2）半煤巷位移监测数据分析由于工作面作业使用的工艺技术为倾斜长壁采煤工艺，煤层的倾斜角度值平均约为10°左右，故巷道掘进施工是沿着煤层走向开展掘进作业的，半煤巷深度值同样也要随着开采作业不断进行而有所增大，各个监测站点便会存在相应垂直距离。由于煤层倾斜角相对较小，所以各个监测站点的垂直距离相对较小，这对于监测结果的影响不大。1#站点至4#站点测量的两帮结构和顶板结构移近量数据如图1和图2所示。由图1中数据可以得出，半煤巷掘进施工的90d时间之内，两帮结构移近量最大数值为178.5mm。从4#监测站点的现场监测数据信息可以得到，两帮结构监测到的移近量，沿半煤巷下山方向有着不断增加发展趋势，但是具体增加值不大，增加值只有6mm左右。由于在采用快速掘进施工作业之前，半煤巷已完成掘进量达140m左右，而半煤巷的设计长度仅仅有600m，因此，半煤巷最深部位两帮结构发生位移的数值也不会太大。整体上看，巷道的整个服务期限之内，基本上可以正常的应用。由图2中数据可以得出，半煤巷顶板结构出现形变情况下，形变速率在掘进作业开始实施之后约1月后位移速率才逐渐增加，最大的位移速率约为6.3mm/d，在经过两个月的快速掘进作业施工之后，顶板位移速率慢慢地趋向稳定，顶板变形量最大值为150mm左右，同时围岩的收敛相对较小。因此，从图中可以看出，由于巷道支护应用了锚网索带联合支护技术，可以显著地控制顶板结构位移，有效地改善围岩结构强度值，确保煤炭资源开采作业更加安全与经济。

4经济效益分析

在泰安煤业应用半煤巷快速掘进工艺方法之后，每个月的进度计算公式如下：L=NL0M上式中：N-每一天之中所完成的掘进循环次数；M-每一月之中快速掘进作业天数，d；L0-单次循环作业的进尺值，m。由上式同时参考现场监测到的相关数据信息可以计算出月进度：L=3×1.8×26=140.4m/月在采用快速掘进施工方法之后，半煤巷的掘进速率得以有效增加，由以往80m/月提升到了140m/月。由于巷道设计的总长度值是600m，开始计划约8个月左右时间完工，而在采用了快速掘进施工技术之后，能够确保半煤巷掘进周期减少到4.3个月左右，可以提前约4个月完工，极大地缩短了施工时间。

5结论

本文以泰安煤业11102工作面半煤岩巷运输顺槽掘进为工程背景，对半煤岩巷快速掘进施工工艺进行设计，并验证了该工艺的实用性和经济性。主要结论有：（1）11102工作面运输顺槽采用综掘机械化开采技术，配置重型硬岩掘进机械进行半煤岩巷的快速掘进，半煤巷的成巷作业全部达到要求，优良率超过了86%，最大超挖值被有效控制在150mm之内。（2）半煤巷快速掘进施工效果良好，顶板及两帮变形较小，且分析经济效益发现，采用快速掘进施工方法后，半煤巷的掘进速率得到有效增加，不仅极大地缩短了施工时间，同时也有效地提升了煤矿企业利润。

作者:贺富杰 单位:晋能集团忻州有限公司