大倾角巷道上山综掘技术实践

大倾角巷道上山综掘技术实践

徐志广

河南能源集团有限公司陈四楼煤矿  河南永城 476600

摘要：随着矿井开采年限的延长，矿井地质条件越来越复杂，巷道掘进期间面临大倾角上山掘进施工的难题。大倾角巷道掘进的难度较大，如巷道稳定性、支护方式、运输方式等，需要进行深入的研究和探讨。大倾角巷道上山掘进需要采用先进的技术和设备，保证施工的安全、高效和质量。陈四楼煤矿2506中间巷掘进工作面采用一系列积极有效的措施后，变更掘进工艺，总结出大倾角上山综掘施工方法，实现煤巷综掘安全高效快速掘进。

关键词：大倾角；综掘；安全高效

Technical Practice of Uphill Fully Mechanized Excavation in High-Inclination Roadway

XU Zhi-guang

(Chensilou Coal Mine, Henan Energy Group Co.,Ltd,Yongcheng 476600,China)

Abstract:As the mining years of the mine increase, the geological conditions of the mine become more and more complex, and the problem of uphill construction during roadway excavation is faced. The difficulty of steeply inclined roadway excavation is relatively large, such as roadway stability, support method, transportation method, etc., which need to be studied and discussed in depth. Steeply inclined roadway uphill excavation needs to adopt advanced technology and equipment to ensure the safety, efficiency and quality of construction. After adopting a series of positive and effective measures for 2506 intermediate roadway excavation working face of Chen Silou Coal Mine, changing excavation process, summarizing steeply inclined uphill comprehensive excavation construction method, realizing safe efficient and fast comprehensive excavation of coal roadway.

Key words: High angle roadway；Comprehensive Mechanized Tunneling；Safe and efficient

煤矿开采中，巷道是连接工作面之间的主动通道，它不仅承担着运输、通风、排水等功能，还是保证矿井安全生产的重要条件。根据巷道与水平面之间的夹角，可以将巷道分为近水平巷道、缓倾斜巷道和大倾角，一般大于15°以上的巷道为大倾角巷道。陈四楼煤矿于1997年投产，为河南能源集团永煤公司第一对投产的矿井，矿井经过多年连续高强度开采，较好资源已开采殆尽，剩余块段地质条件复杂。随着矿井机械化、智能化的发展，煤巷掘进巷道断面逐渐增大，基本实现综掘施工，在煤巷综掘施工过程中，常常因煤层赋存条件和地质构造等原因需大坡度上山掘进，大坡度上山掘进均采用钻眼爆破配合刮板输送机出煤的方式施工，人工劳动强度大，安全系数低，需探索一种新方法，解决煤巷大坡度上山安全高效掘进技术。缓解矿井采掘接替压力。2506中间巷掘进工作面大坡度上山掘进期间，通过积极采取一系列措施，在煤巷安全高效掘进中取得良好的效果，为煤巷大坡度上山掘进提供了技术保障。

1  工作面概况

永煤公司陈四楼煤矿2506中间巷设计长度1083m，工作面二2煤层厚度为1.3～3.0m，平均煤厚2.42m，平均为16°上山掘进，最大上山坡度为23°，巷道为梯形断面，设计净宽×净高=4.6×2.8m，采用锚网带支护[1-3]，锚杆为Ф22×2200mm高强锚杆，顶板布置三排锚索梁加固，锚索长6300mm，直径21.6mm，采用综掘方式施工，掘进机型号为EBZ-160型，采用1部DSJ80/40/75带式输送机运煤。

综掘大坡度上山施工期间，面临迎面墙易片落伤人、人员在大坡度地段行走容易滑倒，带式输送机易整体歪倒，带式输送机机尾向后移较困难，采用带式输送机运输物料时物料容易沿皮带滑落，皮带运行期间煤矸沿皮带滚落伤人等问题，大坡度上山施工对矿井采掘接替和安全生产带来一定影响。

2大倾角巷道掘进特点

2.1  施工环境恶劣。由于坡度较大，作业人员在斜坡上行走困难，容易滑跌或被滚落的岩石伤害；同时，由于重力作用，岩层易发生下垂或垮塌现象，增加了支护难度和危险性。

2.2  施工方法复杂。由于常规的综合掘进机械在大坡度上难以正常工作，需要采用特殊的设备或技术进行掘进。如采用钻爆法、台阶法、反铲装载机等方法。

2.3  施工效率低下。由于受到地形和设备的限制，大倾角巷道掘进往往需要多次循环作业，并且每次爆破后需要清理较多的岩渣，导致掘进速度较慢。

3  大倾角上山掘进技术

3.1  台阶式施工方法

掘进机机身坡度大于等于16°时，掘进机履带易滑，破煤岩时掘进机容易向后退，无法安全高效割煤（岩）。施工中，掘进机割煤（岩）后，将煤矸垫在掘进机下方，确保掘进机机身坡度在10-12°之间，掘进机后方留有400-700mm高的台阶，在前移带式输送机机尾前，及时将带式输送机机尾前方的煤矸清理干净，便于正规循环作业。

3.2  迎面墙防片落管理

每循环割煤临时支护后，首先对工作面进行敲帮问顶，找净活矸活石，并对顶板进行可靠的临时支护。利用“S”型挂钩将防护网上部边缘与顶网进行连接固定，再利用4-6根1.2m长地锚将防护网下部边缘与煤墙下部固定牢固，地锚距底板煤（矸）上面不大于1000mm，距巷帮不大于500mm，间距不大于1300mm。迎面墙防护网上部、侧面边缘距巷道顶、帮距离不大于400mm，防护空白区域的活矸危石必须用撬杠找净。若防护网两侧边缘距巷帮距离超过400mm，则将两帮网片向前延伸，利用14#铁丝将帮网与防护网进行连接。迎面墙防护好后，由外向里施工顶锚，施工期间必须安排专人观察迎面墙及顶板，并坚持敲帮问顶，确保顶板及迎面墙安全。

3.3  顶板的安全管理

掘进机割煤后，立即对顶板、两帮和迎面墙进行敲帮问顶，临时支护完毕和迎面墙防护好方可人员进入工作面进行永久支护施工，永久支护过程中，发现活矸危岩及时捣落，施工人员由外向里逐根施工顶板锚杆，每循环顶锚杆施工完毕紧固合格后，方可进入下一循环作业。

3.4  前移带式输送机机尾的安全管理

前移带式输送机机尾时，确保钢丝绳完好和各连接处连接可靠，使用履带拉跑道时，固定好掘进机，防止掘进机下滑，除操作掘进机人员外，钢丝绳张紧范围内和铲板前方严禁站人；确需站人时，应停止掘进机运行，操作掘进机人员发现异常立即停机处理。带式输送机机尾前移到设计位置后，立即向底板施工2根1.2m长地锚杆固定皮带机尾，采用Φ18×64mm链条将地锚杆和带式输送机机尾固定在一起，确保皮带机尾固定牢固可靠后方可开启带式输送机。

3.5  防止物料下滑的安全管理

掘进工作面支护材料通过带式输送机运输，带式输送机运送物料时，将所需的物料依次装到带式输送机底皮带上，由专人负责捆绑物料，将不易下滑的物料装在后方并用8#铁丝捆绑牢固，必须集中运送物料，严禁带式输送机开启过程中装卸物料。

3.6  防飞煤安全管理

上山坡度超过16°时，每隔100米加装防煤矸下滑的滚矸装置，并在行人侧带式输送机H架上安装防护网，带式输送机运行期间，严禁人员在带式输送机里帮进行清理煤矸，防止滚落煤矸伤人，人员在大坡度段行走时，应时刻注意，发现异常，立即靠帮站立；掘进机运行期间，严禁站在带式输送机里帮和掘进机转载下方清煤，应在掘进机二运上安装防止煤矸滚落的护网，防止人员在行人侧清煤时滚落煤矸伤人。

3.7  带式输送机的管理

3.7.1  局部巷道坡度大于20°时，可根据实际情况每隔30m安装一组防滑装置，防滑装置使用0.8m宽的皮带加工，将0.8m宽的皮带割成每3m一节，将割好的皮带穿于上皮带与托辊之间，从而增大了皮带运转时的摩擦阻力，便于带式输送机停止运转。

3.7.2  当坡度16°以上时，每隔20米用Φ20×1200mm的地锚杆（H架两侧各1根）垂直或略倾斜打入底板，采用Φ15.5mm钢丝绳或Φ18×64mm链条将地锚杆和H架固定牢靠，防止H架歪倒。

3.8  掘进机防滑管理

由于掘进机爬坡困难，掘进机割煤后，退后迎头不小于2m，并将截割头落地，将掘进机两个后支撑支起，掘进机在割完煤后必须切断掘进机电源，断开掘进机专用馈电，并打上闭锁，掘进机截割头采用旧皮带防护好。割煤作业和掘进机前后行走时，掘进机上只允许有掘进机司机和看帮人员各一人，看帮人员应站在掘进机机身上的安全位置，掘进机到迎头后，将后支撑支起，用浮煤、旧道木或旧道轨垫在掘进机履带下，保证掘进机纵向与水平面呈12°以下的坡度，便于掘进机前后行走。

3.9  人员行走防滑管理

大坡度地段，初期安装棕绳便于人员上下，距离掘进工作面100m向皮带机头方向必须铺设行人台阶，便于人员行走，防止人员行走期间滑倒伤人。

4  应用效果

传统大坡度上山施工工艺为炮掘，日进尺6排（排距0.8m），月正规循环率80%，月进尺115m；2506中间巷掘进期间，日进尺9排（排距0.8m），月进尺173m；综掘施工期间，提高了掘进效率和施工的安全性，降低职工劳动强度，有利于缓解矿井采掘接替紧张的局面。

5  结语

掘进期间，通过垫煤矸的方式调节掘进机机身坡度，使掘进实现行走、截割等功能，采用防止迎面墙和顶板掉落、防物料和掘进机下滑、防矸石滚落、防人员滑倒、变更前移带式输送机机尾的方式和加强设备防滑管理等措施，在2506中间巷掘进过程中，掘进效率提高1.5倍，在地质条件复杂的矿井，为满足采煤需要，煤巷沿煤层掘进期间，常会出现坡度变化较大的情况，该施工方式具有较好的参考价值。

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作者简介：徐志广（1984-），河南平舆人，本科，工程师,现从事煤巷掘进技术管理工作.