厚煤层掘锚一体机快速成巷技术工艺研究

马 瑞

（山西高河能源有限公司，山西 长治 046000）

随着我国科学技术的发展，煤矿机械化得到大幅提高，特别是工作面综采技术的日渐成熟，采煤速度和掘进速度的矛盾更加突出。提高巷道掘进机械化水平，实现快速、安全、高效掘进已成为各大煤业集团主要研究的课题，也是广大技术人员的攻关方向[1-4]。

1 工程概况

高河能源E2311工作面胶带顺槽掘进层位为3#煤层，煤层平均厚度为6.1m，距煤层底板1.30m含一层0.15m泥岩夹矸。煤层伪顶为中粒砂岩，直接顶为中粒砂岩、细粒砂岩，煤层直接底为泥岩，老底为细粒砂岩-砂质泥岩-泥岩。E2311工作面胶带顺槽沿煤层底板掘进，巷道底板标高在+485～+528m。该巷道自里程107.3m处采用风镐掘进40m，该段巷道掘宽6.0m，巷道掘高3.55m；然后采用JOY-12CM30型掘锚一体机掘进至巷道里程1833.445m位置后停掘，该段巷道掘宽5.3m，掘高3.55m。

2 巷道掘进工艺

2.1 巷道掘进施工顺序

根据巷道设计图纸，先采用风镐进行正巷掘进施工，掘进40m后，采用JOY-12CM30型掘锚一体机进行巷道掘进施工。按照巷道图纸到达钻场位置时同步施工钻场，到达横贯位置时同步施工横贯，之后继续进行正巷掘进施工。

2.2 正巷施工

采用JOY-12CM30型掘锚一体机进行巷道掘进作业，DSJ-100型皮带出煤。施工顺序：运料→延伸DSJ-100皮带机尾→掘锚机割煤、出煤→敲帮问顶→临时支护→永久支护。

（1）顶板完整巷道一次成形

① 掘锚机截割时，首先使截割头升到设计高度，并伸展至巷道全宽，从上向下截割直至底板。割煤达到1000mm并割到煤层底板，此时最大控顶距为2200mm，最小控顶距为1200mm，将截割头深入煤墙直至铲板顶住煤墙，准备巷道支护。

② 敲帮问顶并进行临时支护，将顶钢带、顶网放置于机组中间两台顶锚杆钻机的液压支柱上，升起液压支柱，并使液压支柱有效接顶。

③ 按要求打设锚杆及锚索，完成永久支护后开始下一循环作业。

（2）顶板破碎不易控制

① 截割头从巷道顶板处缓慢进刀500mm，向下刷至底板，打设超前锚杆以控制顶板。之后再从巷道顶板处缓慢进刀500mm，然后向下刷至底板，此时最大控顶距为1700mm，最小控顶距为700mm。将截割头深入煤墙直至铲板顶住煤墙，准备支护。

② 敲帮问顶后，使用MQT风动钻机紧跟迎头进行支护时，割煤完成后机组截割头不伸入正面煤墙，使用两侧顶钻机将顶钢带、顶网顶起，然后在中间两台顶钻机上顺巷道方向放置两块大板（大板要伸至迎头，规格为2000×250×80mm），升起中间两台钻机的液压支柱，使大板挑起顶网和顶钢带并有效接顶。

③ 按要求打设锚杆及锚索，完成永久支护后开始下一循环作业。

（3）顶板破碎局部冒落

① 截割头从巷道顶板处缓慢进刀500mm，后向下刷至底板，打设超前锚杆进行控顶。再从巷道顶板处缓慢进刀500mm，后向下刷至巷道高度2/3处，边退机边向下刷，最后截割头落至巷道底板上，同时停止机组小溜和桥式转载机运转，停止出煤，继续转动截割头，使煤把截割头埋起来。此时最大控顶距为1200mm，最小控顶距为200mm。

② 敲帮问顶后进行临时支护，如帮部及正面煤墙有片帮现象，帮部要及时打设单体锚杆进行临时支护，正面煤墙使用两块大板（规格为2000×300×50mm）紧靠煤墙，然后分别用大板（规格为2000×300×50mm）一端顶住机组铲板，一端顶住紧靠正面煤墙的大板，进行防煤墙片帮防护。

③ 人工使用MQT型风动钻机打设工作面顶部第一排中间4根锚杆，打设完毕后开始下一循环掘进作业。第一排剩余锚索和两顶角锚杆可滞后一排用掘锚机打设。当顶板极难控制时，必须及时打设两顶角锚杆。

2.3 钻场及横贯施工

钻场和横贯施工时，人工利用风镐分台阶施工，上台阶必须保证高度在2.5m，先施工上台阶部分，深度及宽度达到设计标准时，顶帮进行永久支护完成后，在永久支护下进行掘下台阶。

3 巷道支护参数

（1）顶板支护

每排6根锚杆，规格为Φ22-2400mm，排距1000mm，两肩角锚杆外斜20°布置，距帮均为300mm，中部两根锚杆内斜10°布置，间距1200mm，其他锚杆垂直打设，间距为875mm。锚杆采用双钢筋托梁连接，铺设金属网护表，采用一支CK2335和一支Z2360型树脂药卷锚固。每排打设2根锚索，规格为Φ22×8300mm，间排距2200×1000mm，垂直于顶板打设，采用一支CK2335和两支Z2360低粘度树脂药卷锚固。

（2）巷帮支护

每帮打设3根锚杆，规格为Φ22-2400mm，分两次打设，上部两根锚杆滞后迎头5m打设，下部一根锚杆滞后迎头15m打设。3根锚杆等间距布置，间排距1200×1000mm，顶角锚杆距顶板300mm打设，底角锚杆距底板850mm，均垂直巷帮打设，使用W短钢带进行支护，工作面侧帮铺设塑料网，煤柱侧帮铺设金属网；采用一支CK2335和一支Z2360型树脂药卷锚固。

4 现场应用

4.1 劳动组织图表

根据矿井劳动作业安排，采用“三八”制作业，每班工作八小时。生产班每班安排12名作业人员，检修班安排16名作业人员，巷道日进尺为12m。为保证掘进施工效率，需保证掘进作业人员数量，并科学管理，合理安排各工序施工。作业时间如表1所示，正规作业循环图如图1所示。

图1 E2311工作面胶带顺槽正规循环图

4.2 掘进效率分析

E2311工作面胶带顺槽采用掘锚一体机施工1685.845m。根据巷道施工统计，单月最高进尺400m，平均月进尺为350m。采用“综掘机+单体锚杆钻机”进行掘进施工的同类巷道，月平均掘进进尺为150m。由此对比可知，采用掘锚一体机掘进施工效率相比原施工工艺提高133.3%，巷道掘进效率得到明显提升，有助于缓解矿井采掘衔接紧张局面。采用掘锚一体机后，改进了施工工艺，优化了作业流程，提高了作业效率。

表1 作业时间表

5 结语

通过对JOY-12CM30型掘锚一体机在高河能源E2311工作面胶带顺槽的试验可知，巷道最高月进尺为400m，平均月进尺为350m，相比原“综掘机+单体锚杆钻机”巷道掘进效率提高133.3%，巷道掘进效率得到明显提升，并且优化了作业流程，为矿井后续推广提供了经验。