综掘巷道工程质量的提高和管理

　　摘要：笔者根据多年的工作经验，浅谈一下对提高煤巷综掘掘进工程质量的认识，以便于同行交流或参考。

　　关键词：煤巷,　提高管理水平, 掘进技术, 锚网支护

　　Abstract: According to the many years of work experience, and talk about how to improve the coal roadway dig in the understanding of the engineering quality tunneling, in order to peer exchange or reference.

　　Key Words: coal roadway, improving the level of management, tunneling technology, anchor nets support

　　中图分类号：TU201.2 文献标识码：A 文章编号：

　　近年来，随着煤炭市场的逐步好转和国家对煤炭企业扶持政策的倾斜，为煤炭生产企业提供了空前机遇。在各级领导的大力支持和帮助下，我们认真贯彻落实上级一系列安全指示精神，坚持“安全第一、生产第二”的安全生产方针，牢固树立“以人为本、安全为首”理念，突出“安全压倒一切、事故否定一切”，强化人本管理，加大教育培训力度，提高全员素质，以员工素质保安全;突出一通三防、防治水等安全重点，狠抓现场管理，落实安全生产责任制，以责任落实保安全;大力实施科技兴安战略，以科技保安全;大搞质量标准化，以质量标准化动态达标保安全;加强安全管理体系和制度建设，实现依法保安;促进了矿井安全形势的持续稳定发展。要认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，牢固树立安全才能发展、发展必须安全的思想。随着综采技术水平的提高，采煤工艺的发展，单产、效率和综采机械化程度等指标逐年提高。而快速、安全、高效地掘进巷道才是煤矿生产的先决条件，是保证正常的采掘衔接、建设安全高效矿井的必要条件。

　　一、提高机械装备和工程技术水平是实现煤巷综掘快速掘进的基础

　　1、 提高掘进机装备水平 国外掘进机设备可分为两类:一类是欧洲国家普遍使用的悬臂式掘进机，它适应范围广，但掘进、支护不能平行作业，掘进效率低，开机率低;另一类是以美国和澳大利亚为代表的连续采煤机和掘锚机组，两者均可实现煤巷的快速掘进，开机率较高，掘进效率高。具有代表性的掘锚机组为奥地利奥钢联公司的ABM20型、美国JOY公司的ISS型。

　　我国大多数矿井煤巷综掘施工一般采用悬臂掘进机配单体锚杆钻机的作业方式，为提高煤巷锚杆支护的机械化程度，国内曾经尝试过对现有综掘机进行技术改造，相继研制了与AM50型和S100型掘进机配套的JMZ22型机载锚杆钻机。由于传统的掘进机在设计之初没有考虑锚杆机的配置问题，使掘锚相互干扰严重，应用效果较差。为进一步提高煤巷综掘施工的装备和技术水平，促进煤巷单进水平大幅提高，实现煤巷掘进优质、快速、安全和高效，掘锚一体化是发展趋势。

　　2、 加强对地质因素的探查 各地质因素对综合掘进的影响是不同的，煤层被作为最主要的影响因素。煤厚不满足，就谈不上综掘，在选择布置综合掘进工作面时，要对煤层厚度分布进行全面的探究;应尽量避开断层构造对综掘的影响，并将综掘工作布置在煤层倾角较小的采区;根据煤的软硬程度应选择适当功率的综掘机械，煤层中含有夹石的情况常有发生，一般均可直接截割，遇夹石较厚、较硬的砂岩夹石时，对机械的损害较大，放炮松动后再进行机械截割。

　　3、煤巷锚杆支护现状。2004年以前公司煤巷采用的都是木支护，采区切眼采用了水泥锚固剂、竹锚杆、挂铁丝网，但支护效果不很好而木支护巷道每半年都要重新支护一次，使的投入增大，为此更改支护方式是必然的。

　　由于矿区地质条件简单、煤层赋存条件好，巷道采用煤层巷道，围岩完整性较好，层理不发育，煤体抗压、忍性强度较高，锚杆支护常以悬吊树脂锚杆端锚为主，杆体用φ16mm、φ18mm圆钢加工而成;顶板配以钢筋网、钢筋梁、100mm×100mm钢板联合支护。‚锚杆支护的结构形式主要有单一锚杆+水泥托板、锚杆+网+水泥托板、锚杆+网+ 100mm×100mm钢板+钢带、锚杆+网+钢筋梁等形式。形式的选择主要取决于巷道围岩的性质，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类较好的围岩巷道中一般选择锚杆+网+水泥托板，随着围岩条件的变化程度及断面增大，Ⅳ、Ⅴ类围岩巷道采用锚杆+网+ 100mm×100mm钢板+钢带、锚杆+网+钢筋梁的支护形式。

　　4、使用锚杆支护的作用，提高锚杆支护速度和质量。使用锚杆支护，既可发挥其加固拱作用和悬吊作用，使复合顶板内的各煤岩体与锚杆紧固成一个所谓的“组合梁”，从而提高顶板岩层的抗弯强度，减少各岩层层面滑移、离层和冒落的机率，从而保证巷道的稳定性，又能适应国家天然林保护工程实施以来所导致的木材无法采购的外部环境。直接经济效益：以6.4m2断面的每米支护费用对比，使用锚杆支护，每m巷道支护费用为186.16元，节约火工品费用25元，且巷道不需维修。而使用棚式支护，每m巷道掘进支护费用为165元，维护费用为165元。间接经济效益：使用锚杆支护，较棚式支护单进提高了10%，掘进工效提高了38%，提前准备出来工作面供采。社会效益：使用锚杆支护代替原来的棚式支护，取消了木材消耗，有效地保障了国家“天然林保护工程”顺利实施，有利于环境保护。

　　5、煤巷锚杆网喷浆支护。使用锚杆网喷浆支护作用。锚杆网喷浆支护既能充分发挥锚杆作用，又充分发挥喷射混凝土的作用。同时网使围岩表面破碎圈完整化，使喷层平整均匀，增加抗弯、抗剪能力，并具有较高柔性和较大的允许变形量。

　　6、喷射混凝土

　　(1)喷射混凝土厚度选择。喷层过薄影响支护强度，过厚影响其柔性，使脆性增加，易于围岩离层，而使围岩形成的承载结构不能保持。根据巷道服务年限、跨度、围岩稳定性和该矿实际经验，确定喷射混凝土厚度为100mm。分二次喷射混凝土，初喷厚度40mm，复喷达到100mm厚度。

　　(2)喷射混凝土材料要求。选用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥，采用粒径为0.3mm -3mm的中砂，石子直径不大于25mm，水泥：砂子：石子=1：2.5：1.5。

　　(3)喷射混凝土参数。选用旋转式ZHP-2型混凝土喷浆机，工作压力0.12 MPa -0.18MPa，喷口到喷面距离1m- 1.5m，输料管长20m，速凝剂控制在3%- 5%范围内，喷两墙时取小值，喷拱顶时应取大值，并做到潮拌料，喷前岩壁洒水，降低回弹、粉尘，保证混凝土的强度。

　　7、我国煤巷锚杆支护技术有了长足的发展。但与国外先进水平相比还有较大差距，主要表现在:

　　(1)煤巷锚杆支护成巷速度低。主要原因是目前的掘进机主力机型适应性和可靠性比较差，尤其是掘进与支护不能平行作业。

　　(2)锚杆锚固力低，支护密度大。这些均制约了煤巷掘进速度，也成为制约煤巷锚杆支护推广应用的主要问题。

　　为此，锚杆支护巷道首先要保证巷道成形好，其次是要及时支护顶帮，再次是锚杆的安装质量，只有在巷道施工安全的前提下才能在快速施工上做文章。我们得出的经验是：①采用超前锚杆支护控顶。综掘机割煤后，如果巷道顶板破碎成形不好，必然给锚杆支护带来困难。为此，采用超前锚杆支护掘前巷道顶板。②用锚索替代顶板锚杆。由于锚索承载力大于锚杆承载力，用锚索代替顶板锚杆或锚索与锚杆、钢筋网片、钢带、铁托板联合支护。在不影响巷道支护效果的情况下，可适当增大锚杆间排距。③采用新型高强度、高可靠性、高预紧力的锚杆，国内现有楔缝、涨壳、倒楔锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚杆、木锚杆、竹锚杆、内涨锚杆、管缝锚杆、树脂锚杆、水泥锚杆、爆扩锚杆、玻璃钢锚杆、预应力注浆大锚索等十几个系列品种。通过加大直径，加大长度，并改进锚杆材料，改进锚杆支护设计，以求减少锚杆数量，提高巷道稳定性，提高工效，为快速掘进，巷道工程质量提高创造有利条件。

　　8、加强顶板管理与矿压观测

　　(1)顶板灾害发生的原因、条件分析。顶板事故是指在井下开采过程中，因顶帮冒落而造成的事故。按其发生的力学原理分析大致分为三种类型：压垮型、漏垮型、推垮型;按其发生的规模分析可分为两种类型：局部冒顶和大面积冒顶。

　　(2)掘进工作面顶板事故类型及原因分析。漏冒型：主要原因有以下几种：

　　顶板未及时支护且无临时支护。

　　‚顶板支护强度低或存在原生弱面、构造弱面未能发现;

　　ƒ顶板采取锚杆支护，后期出现淋水致使锚固作用失效未及时采取架棚加固措施;

　　④架棚支护顶板背顶材料因时间及环境影响造成腐朽坏断引起局部冒落;

　　推跨型：主要由于采动应力影响、构造应力影响及支护质量差等原因造成。

　　压跨型：主要由于支护强度不能够承受顶板上覆载荷影响而造成。

　　冲跨型：主要是受围岩体冲击载荷影响而造成的支护瞬间破坏。

　　片帮型：主要原因有以下两种：帮部未及时支护且无临时支护措施‚巷道整体支护强度低致使顶板压力向帮部转移造成帮部破坏。

　　二、提高管理水平是实现煤巷综掘快速掘进的保证

　　1、 重视员工素质问题 有先进的设备，还必须有高素质的职工队伍和管理水平，因此我公司仍需继续加强培训工作，建立起高素质和高管理水平的职工队伍。在综掘快速掘进过程中，掘进机司机水平的高低，很大程度上决定了所掘巷道的工程质量、速度，并直接关系到效益。另外机电维修人员必须掌握现场所有设备的结构、性能、原理和用途掌握机修维护的基础知识、常见设备故障、诊断方法、设备事故处理措施。

　　2、开展劳动竞赛实行激励政策 建立健全奖罚制度，调动施工单位的积极性和主动性。由机电队长、机电技术员每月组织一处理论和实践考核，提出合理化建议或技术革新，并对取得明显经济效益的，实行奖励。以安全“质量”进尺为内容对各班进行严细考核，严格按照《掘进巷道工程质量考核标准》考核巷道，“上尺上线”，从而形成班组相互竞赛、相互监督、相互学习和“比、学、赶、帮、超”的浓厚竞争生产氛围。

　　3、配备先进的施工组织和施工管理方法 优化劳动组合，实现正规循环作业是提高生产速度的重要保证，抓好劳动组织的重点在于各工序间的转换、衔接和平行交叉。此外还应建立健全各种规章制度，包括现场交接班、岗位责任、质量验收、设备维修、技术管理和材料管理制度等，实现区队管理制度化、规范化。在技术管理上，要坚持正规作业循环和多工种平行作业，这是实现快速掘进的有效方式。

　　三、结束语

　　自2008年以来，国内大型煤炭企业积极投入资金，加大煤矿生产的科技含量，山西潞安王庄煤矿以“煤巷掘进自动化关键技术研究与实践”为课题，坚持核心技术自主创新的原则，先后完成了井下围岩稳定控制理论与技术、掘进机自动化控制、掘进机机载支护及支护质量自动控制技术、井下除尘技术等多个子课题的研究和探索，实现了煤矿井下大断面巷道的安全、高效、自动化掘进。特别是该矿研发和应用了自动化掘进机、机载锚杆打钻系统、离心湿式风幕除尘系统及自动化集成和数字化网络等国内先进技术，其中多项创新技术拥有自主知识产权。整个自动化掘进工作面最高日进尺达26米，平均日进尺达21米，最高月进尺达618米，平均掘进工效提高了3倍，达到1.2米/工，每年可创造经济效益1300多万元。

　　在新的市场经济形势下，煤巷快速掘进技术和工程质量是煤矿生产面临的一个技术难题。要根据矿井具体条件，及时调整支护参数，严格按照《掘进巷道工程质量考核标准》考核巷道，提高单机作业效率，强化科学管理，调动职工积极性，组建一支过硬的掘进队伍，提高单巷掘进水平和掘进质量，更好的服务综合机械化采煤创造有利条件。另外锚杆支护技术需要尽快实现科学化、系统化、规范化，推动快速掘进技术的全面发展，为更好地协调采掘关系，为矿井的高产高效建设奠定坚实的基础。

　　参考文献：

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　　[3]章征峰.浅谈影响综掘单进水平低的原因及对策.水力采煤与管道运输第[J].2005年3月