煤巷快速掘进支护一体化施工技术分析

陈亮

41142419881103**** 河南许昌 461000

摘要：随着社会科学技术的不断发展和进步，薄煤层情况下的采掘工作得到了很好的发展，在此过程中面临着接替困难的情况，在此背景下，对机械化成巷技术进行分析和研究是至关重要的。该文章主要针对煤巷掘进与施工进行了分析，论证了连采机在具体应用过程中的可行性，与此同时，还对连续采煤机在煤巷掘进中最佳的空顶距离进行了探讨，主要依靠的是数值模拟工具FLAC3D，最终得出了支护设计参数，然后进行了实践验证。最终的研究结果表明，在进行回采巷道掘进工作时，使用连采机在煤矿工作面上进行回踩，能够确保设备发挥一定的作用和效果，如果把锚杆机与连续采煤机相结合，那么能够实现交叉作业，在掘进过程中保证煤巷空顶距离为8米，这样能够提升掘进的效率。现场实测工作也表明巷道顶板的下沉，得到了有效的控制。

关键词：巷道掘进；支护一体；施工技术；应用探讨

引言

随着社会科学技术的不断发展和进步，我国机械化开采效率也在不断的提升，但是在对煤矿巷道进行掘进时相应的技术还有待提升，很多在煤矿井下工作的人员年龄都是比较大的，所以整体的工作效率是比较低的，在此过程中发生了采掘失调的情况。对快速成巷关键技术进行研究是至关重要的，采用机械化和自动化的方式，能够保证成巷的速度得到很大程度的提升，并且也能够实现煤矿的安全高效生产。回采巷道的掘进工作一直以来都对整体的推进速度有着严重的影响。在采煤过程中，回采巷道的掘进速度要与采煤的推进速度相符，否则会出现采掘不平衡的情况，最终而导致接替困难，如果情况比较严重的话，不能够保证矿井的日常生产。在此背景下，很多学者都针对大型掘进设备进行了相应的分析和研究，很多企业也研制出了相应的新型设备，例如上湾煤矿选择的连续采煤机，能够实现日进163米的速度，在掘进过程中采用悬臂式的掘进机，能够很好的提升掘进的速度。在此背景下，针对大断面状况的巷道挖进技术进行分析是至关重要的，该项技术也是未来的发展趋势。

1连采机快速掘进可行性论证

煤矿的工作面长度和高度分别是327m，2.0m，在采煤过程中，采用的是长壁综合机械化。把双巷布置的方法应用到了回采巷道工作中，在此过程中，包含了主运输顺槽断面以及辅助运输顺槽断面。有关部门在确定成巷方案时，对煤矿的具体情况进行了考虑，最终确定采用连续采煤掘进成巷和掘锚一体化施工成巷措施，针对相应的施工方案开展了专项的分析，最终决定再进行掘进成巷时，使用的是连续采煤机以及其他的专业设备。连续采煤机在具体应用过程中，具备以下特点和优势：

(1)煤层倾角

煤矿煤一般情况下属于近水平煤层，面临着比较稳定的条件，连续采煤机在应用过程中，能够满足煤层倾角在10度以下的条件。

(2)煤层厚度

设备在使用过程中，如果煤层比较厚或者是比较薄，那么就不能够发挥相应的作用和效果，煤矿煤层的最小见煤厚度以及最大见煤厚度分别是0.72米，2.43米，连续采煤机在使用过程中，如果煤层厚度比1.5米大，那么每日的进度以及每月的进度能够达到30米以上，1050米以上。

(3)煤层顶板

连续采煤机要应用到具有良好自控性和可锚固性的顶板条件上，在此过程中，煤层和底板条件都是非常好的，顶板没有出现变形的情况。

(4)施工技术成熟性

煤矿连采队伍随着企业对设备的不断采购而越来越成熟，相应的设备也是比较充足的。

2连续采煤机空顶距离讨论

巷道掘进落煤以及装煤作业等，都属于连续采煤机掘进工艺系统，在具体应用过程中，需要使用到连续采煤机以及锚杆钻机。所以在掘进过程中，连续采煤机如果已经工作了一段时间，那么需要进行调动转移，然后开展锚杆支护作业，两项工作是交叉进行的，此时会存在一定的空顶距离，为了很好的对施工的时间进行缩短，要科学合理的分析最大空顶距离。神东公司做出了规定，最大空顶距离以及连采机的最小工作空间，分别在10米以下以及4米，以下针对最佳的空间距离进行了分析和探讨，主要依据的是数值模拟。再分析最佳支护空顶支护距离时，需要考虑到巷道围岩顶底板的稳定性，在具体探讨过程中，需要对不同计算状态下的巷道围岩塑性区分布图进行调用。

图1围岩塑性区变化

图1是塑性区的发展轨迹，该区域随着空顶距离的增长而有一定程度的增大，在此过程中，两帮方向上的塑性变形不会受空顶距离的影响，底板方向上的塑性发展区域随着空顶距离的增加而有一定程度的增大，在帮角区域，随着空顶距离的增大，会面临着越来越大的压力，从而出现塑性变形增大的情况，最终影响到了岩层的内部，贯穿到了巷道底板的下方，在此过程中没有进行支护施工，最终导致发生大规模的变形。

通过上述分析和探讨可以发现，回采巷道在掘进时，空顶距离一般情况下控制在8米左右，这样既能够保证作业的空间，又能够提升整体的工作效率。与此同时，还能够很好的释放第1波矿山压力应力峰值，对于支护的强度进行了降低，很好的实现了刚柔相济的施工原则，除此之外还能够对锚杆支护的密度进行降低，确保具备一定的经济效益。

3支护方案及工程实践验证

在对煤矿工作面双巷支护方案进行确定时，要确保支护参数的科学合理性，这样才能够保证方案的因地制宜，合作的院校开展了多次的试验，采取的是正交实验的方法，对相关因素进行了分析和探讨，最终的结果显示:锚索加锚杆联合的方法在煤矿工作面中具体应用时，下沉预计量为32毫米，锚杆为100kN左右，这样能够很好的使锚杆和锚索耦合。在验证支护措施的可靠性时，大量观测了回采巷道的顶板，在监测巷道位移时，采用的是表面位移监测法，使用喷漆或者是柱装在巷道顶板和两帮的监测断面上进行标记，在此过程中还要对数据进行读取，采用的是测距仪。

在采动过程中，不同测点的巷道会受到相应的影响，从而出现巷道变形的情况，在此过程中采动工作会严重影响到超前支撑应力，所以在实际工作面的施工操作过程中，应该做好加强支护工作，位置是在超前50米的端头巷道内。在整体变形量中，占据比较多的是超前工作面30米左右的距离，在30~50米范围内，变形量是具有一定波动的，但是从整体的角度去分析是增长的。巷道如果是在煤壁前方50米以外，那么不会受到采动工作的影响，此时的超前支承应力是比较远的，在掘进过程中的下沉量基本与顶板下沉量是相等的，下沉的长度大概为25毫米，在此过程中进行了数值模拟，下沉的实际长度与模拟结果是一致的。

结束语

综上所述，把连续采煤机掘进法应用到煤矿煤层回采巷道的掘进工作中，能够很好的发挥出掘进的优势，在资金的节约以及人员设备的使用方面都具备很好的优点。连续采煤机在煤矿煤层中应用时，要控制好空顶距离，一般情况下最佳距离是8米，在具体运用过程中能够很好的保证掘进的优势得到发挥，在此过程中，辅助工序的时间得到了减少。煤矿煤层回采巷道的顶板需要进行相应的加固，在此过程中会使用到锚索和锚杆，分别是2根和5根，这样能够确保顶板具备很好的安全性，在此过程中进行了相应的实测，结果表明，巷道顶板在没有受到采动工作的影响时，下沉的距离是25毫米，在超前支承应力峰值的作用下，下沉的最大距离为60毫米。

参考文献：

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