下分层工作面快速掘进技术探讨

下分层工作面快速掘进技术探讨

周文勇

内蒙古银宏能源开发有限公司泊江海子矿内蒙古鄂尔多斯017000

摘要：本文分析某工作面下分层工作面概况及影响施工的因素，介绍下分层工作面实现安全快速的施工方法和技术经验，对我矿下分层掘进施工有一定的借鉴和指导意义。

关键词：下分层；快速掘进；施工技术

1概述

某工作面东侧为工业广场煤柱，下顺槽从-490m西翼胶带机大巷拨门；上顺槽从-410～-490m回风下山拨门。工作面顶部工作面于2015年5月回采完毕。掘进区段煤层的赋存比较稳定，结构复杂，产状为20～43°∠40°，13-1煤在九西线到十东线之间为底分层，煤厚3m；十东线与西辅4线之间为底区里段，煤厚4.6m。该工作面13-1煤层夹矸薄，厚度0.3m左右，为炭质泥岩，宏观煤岩类型属于半亮型煤。

2影响单进的因素：

2.1地质应力情况复杂，地压大。煤层埋藏较深，由于受埋藏深度的影响，矿井的原岩应力比较大，尤其是断层、上分层切眼及收作线附近，矿压显现比较明显；煤层上方形成的人工假顶粘结性差、易破碎，顶板板管理难度大，给巷道的施工和支护带来很多困难。

2.2该煤为13-1煤，具有自然发火性，自燃等级为不自燃～很容易，自然发火期3～6个月。自燃发火给安全带来了不安全的隐患，在下分层施工过程中，必须把防止煤层自燃发火作为重中之重的工作来自抓。

2.3道高压力、围岩变形等自然灾害严重。巷道施工后受围岩高压力影响，出现漏顶、片邦甚至出现底鼓，支架严重变形，造成前掘后修，大大增加工人劳动强度，造成施工难以持续进行。

2.4后勤保障因素

后勤管理是至关整个矿井生产经营工作的一个重要组成部分，是保障矿井生产高效有序运转的必要条件，后勤工作做好了，可以解除生产的后顾之忧。矿井后勤保障工作涉及多个方面，包括供风、供水、供电、供车，设备维护、检修等等，哪个环节出现在问题都将影响单进水平的提高。

3施工工艺及措施

3.1由于下分层没有假顶，并且顶板岩石一般都属于砂岩岩性，老空区内没有水，造成巷道的顶板锈结不好，一般煤层以上0.8m左右的下分层顶板锈结较好，并且没有大块矸石，但是如果再往上破顶的话，就会出现大块矸石，破岩石给我们带来了一定的难度。切割岩石的过程中，我们发现对机器的损害也比较大，尤其是炮头的磨损比较严重。于是我们研究破顶避底进行施工，在开始施工的过程中，大块矸石给生产带来的影响比较严重，在处理大块矸石的时候，我们投入了大量的人力，顶板空顶也比较多，刹顶使用的物料也比较多，并且存在着很大的安全隐患。

3.2破顶施工时，必须注意施工方法，如果一次切割深度较深时，或者一次切割两架棚子的话，容易造成大块岩石的跨落，处理大块矸石的工作量就会较大，并且大块矸石跨落以后，势必会造成巷道空顶，如果下分层顶板锈结不是太好，就造成顶板更进一步跨落，形成顶板事故。在破顶施工方法上，我们采取小深度切割，可以控制大块矸石，并且可以使大块矸石不至于一次跨落，并且可以有序的破除大块矸石，从而降低了处理大块矸石所带来的不利影响。

3.3使用穿楔控制顶板，避免顶板矸石的跨落，并且减少了顶板岩石的跨落给施工带来的不利影响，提高了施工效率。同时避免巷道空顶造成自燃发火现象的发生。同时，我们改变原来的直径41的管缝锚杆作为穿楔，采用直径30的圆铁作为重复利用的穿楔，不但节约了材料费，而且还增加穿楔的强度，有利用顶板的控制。从施工的情况来看，达到了预期的目的。

3.4顶板管理

由于下分层上风巷开始掘进，距离顶区工作面收作时间短，顶板为人工再生假顶，胶结性差，易抽冒；施工时只能跟人工假顶施工，最大破顶控制在500mm以内（假顶以上1m以内粘结性较好）；过顶区收作线时，提前设计好坡度预留顶煤施工，确保进入底分层跟人工假顶施工；施工时坚持一掘一架，综掘机切割时采取自上而下的截割方式；施工时若遇顶板破碎，必须使用超前锚杆或撞楔控制顶板，避免顶板矸石的跨落；截割顺序自上而下，先挂梁背顶，然后截割下部及腿窝，减少了空顶时间较长，顶板岩石的跨落给施工带来的不利影响；采取了上述措施从而有效的控制了顶板，遏制了冒顶事故，提高了施工效率。

3.5防火及瓦斯管理

（1）底区掘进巷道为了防止煤层自燃发火，需要巷道全断面喷浆，部分巷道要求注浆，随着巷道的不断推进，运输难度不断增大。我们通过认真分析，对施工工序进行了调整，实现了喷浆、注浆及进尺平行作业，提高了施工效率。

具体方案：

①利用底皮带打运实现“流水线”式运料，不仅节省了人力，提高了运输效率，同时做到便捷安全运料；

②巷道喷浆紧跟迎头不滞后。采取中班、夜班进尺，早班喷浆的施工模式，减少了喷浆时对管线的保护的工作量，进而提高了喷浆效率。

③喷浆时做到“三不漏”（不漏网、不漏棍、不漏风）一次成型，减少了翻工工作量。

（2）根据施工时经验，在上分层收作线及切眼处瓦斯涌出异常，故在过收作线及切眼时需注意提前5m打释放孔。

4效果分析

4.1巷道的支护情况

在掘进期间，我们根据下分层巷道压力情况，科学施策，采用梯形工字钢支护，为了防止顶板背板折断造成冒顶，我们采取增加背板的强度的措施，由原来的单背板改为双倍板，有效的提高了背板的支护强度。顶部同时采用直径4mm的钢筋网，并且网的搭接长度为100mm，并且用12#扎丝每200mm设一道扎丝。棚子的间距不超过600mm，棚子的支护强度基本满足了矿压的需求，同时提高了架棚的速度。通过这几个月施工的情况来看，巷道支护情况良好，并且棚子没有出现变形现象，支护基本满足支护强度的需求。

4.2施工进度与效果

通过该项目的实施，我们的施工速度有了较大的提高，施工进度由原来的120米左右，提高到260米以上，尤其是我们在生产组织上，创出了日进尺20米、小班单进8米的好成绩。同时在切割效果上看，我们取得了较好的经济切割效益。截尺的消耗量也降低到了最低限度，达到了我们立项研究的目的。

4.3圆铁穿楔控制顶板取得了较好的效益

圆铁穿楔代替管缝锚杆，是控制顶板、提高经济效益的一项举措，并且通过现场实施，圆铁穿楔的回收率较高，超过95%以上，并且弯曲率不超过5%，确实有效的控制工作面上方大块矸石的跨落，有效的控制了下分层顶板。

4.4防自燃发火工作取得了较好的效果

在掘进巷道施工时，最繁琐的是喷浆工作，浪费大量的人力运料，并且一旦巷道自燃发火以后再喷浆，给喷浆的难度会增加很大，对喷浆的质量要求的也高，有时候复喷好几次还不能灭火。通过控制顶板措施的实施，没有出现旷帮空顶现象，没有出现一次由于出现旷帮空顶现象而造成自燃，也没有因此而造成喷浆封闭工作而影响生产。

5结束语

该项施工技术切实可行，创新了下分层工作面综掘施工中在再生顶板胶结性差情况下快速掘进，未发生一起抽冒事故，实现月最高单进260m以上；实现了掘进、喷浆、注浆整体工艺，实现了平行作业，避免了下分层工作面发火危险。实践证明值得在同类矿井条件下推广使用。