浅析大断面岩巷快速掘进支护技术

浅析大断面岩巷快速掘进支护技术

李括

淮北矿业集团工程处孙疃矿建工区，安徽淮北 235121

摘 要：本文从快速施工准备、对大断面岩巷掘进支护技术创新、实现快速掘进施工优化的技术措施以及施工期间应注意的问题等方面，浅谈大断面岩巷快速掘进支护技术。

关键词：煤矿；大断面岩巷；快速施工技术

引言：大断面岩巷掘进施工中，套实现快速掘进，支护就很关键，往往是制约快速掘进施工的瓶颈。如何解决大跨度断面硐室支护选型，锚网喷中铁丝网不抗强压。其锚网喷二维受压的不稳定性，硐室断面积大又不能一次成巷。为提高掘进技术速度，一般对硐室断面合理分台阶和布置炮眼。以前常采用锚喷后砌碹浇灌支护，速度太慢，工期又长。加上顶板破碎，矿压大，巷道也容易变形，修复频率就加大了。创新使用左旋高强锚杆+钢筋网+锚索喷浆支护，明显支护简单快捷、省时和省力了。

1 快速施工准备

1）头面施工设备。掘进机是实现快速掘进的关键设备，其巷道掘进效率和经济效益的提高都取决于选择适应工作状况和条件的掘进机。要以巷道的断面尺寸、煤层硬度和掘进速度的要求为依据，合理选择掘进机。加之配套合适的皮带输送机和刮板输送机，便于实现掘、装、运连续化，这可大大地减轻工人的劳动强度，缩短劳动时间，提高掘进效率。

2）施工组织。可采用“三八”制循环作业制，即两班半掘进，半班检修。即零点班和四点班正常掘进，收尾与支护平行作业。八点班半班检修半班掘进，在打锚杆时对机械设备进行检修和维护，以便及时排除设备故障隐患，节约支护时间，加快掘进速度。为保证正规循环作业的进行，工作面施工作业必须根据劳动组织人员配备，合理的安排工序，严格按作业规程进行，以充分利用时间，提高工时利用率，保证掘进工作面正规循环率不低于95％。

3）掘进工艺。应摒弃爆破掘进工艺，根据巷道施工条件、工人技术水平，可对悬臂式掘进机、掘锚机等综合机械化掘进工艺进行技术分析，选择合适的掘进机综合机械化掘进工艺。采用综掘机落矸、装矸，刮板输送机和胶带运输机运矸，配合人工支护，喷浆等主要工艺，以提高掘进速度。

2 对大断面岩巷掘进支护技术创新

1)采用左旋高强锚杆。采用左旋高强锚杆代替螺纹能产生一个向上的推力，推动锚孔内的树脂药卷锚固物体向孔底锚固段挤压，保证锚固物体与孔壁、锚秆表面密实结合，提高锚杆锚固段的锚固质量，避免造成高强机械性能锚杆的性能损失和浪费。该锚杆底部的预紧螺纹为锥丝结构，螺纹齿根圆直径与锚杆杆体直径相同，能保证锚杆整体抗拉强度的一致性。运用该型锚杆，可使巷道围岩获得均匀的预紧力，提高锚杆的锚固质量，有效增强了支护的效果。

2)在锚网喷中采用钢筋网。铁丝网在矿压大的情况下不抗强压，而采用钢筋网代替铁丝网就增加了抗压性。网混凝土结构具有很强的外部支撑力，左旋高强锚杆支护又具有优良的加固围岩、提高围岩自身承载能力的功能。所以把这两种“主动与被动”支护方法相结合，能实现“1+1＞2”的效果，从而大大提高了巷道的支撑稳定性和受力均衡性，并增强了支护强度。同时，网混凝土结构是整体式支撑，没有空隙，支护层受力均匀。这就避免了巷道局部受力失衡而引起巷道支护破坏，且整体支撑防止突发冒顶的效果也好。

3)合理配置锚索、锚杆长度、直径和间排距。在巷道围岩布置锚网、喷索形成一体后，因锚杆、锚固剂的共同作用，也抑制了矿压下围岩的变形。同时，提高围岩的黏结强度、内摩擦角和减小围岩的径向位移，进而减小围岩变形。根据应力状态分析，围岩在布置锚索前处于二维受压状态，布置锚索后围岩则处于三维受压状态，这不仅提高了围岩强度，还使围岩遭破坏后依然保持较高的残余强度。所以这些参数的合理配置很重要。

4)大不能一次成巷也要采用合理方法提高钻进速度。生产过程中，因地质影响，巷道若采用锚网喷加锚索支护时，因断面较大，矿压大等诸多不利因素制约。施工可采用台阶式施工，即分上下两部施工，二次成巷。在采用钻爆法时，要留台阶施工，机头硐室分二阶。通过合理编制爆破说明书和炮眼布置图，则是快速掘进的前提(见图1)。硐室断面合理分台阶和布置炮眼，能提高掘进速度。

3 实现快速掘进施工优化的技术措施

1)对掘进设备更新换代。选择新型掘进机，可大幅度提高掘进效率。在很多方面性能都更加优越，其破岩能力更好，既加快了进尺速度，又降低了工人的劳动强度，从而大幅度提高了每班循环进度。同时，配套适宜的皮带输送机和刮板输送机，替代运矸车运输，其运输能力增强，也可提高连续掘进的速度。

2)加强施工人员培训。由于巷道掘进是一项综合的施工工程，不仅要先进的机械化设备，还要具备较高综合素质的操作人员。因此，定期组织培训，通过学习、掌握好业务知识，也能提高技能水平，并及时处理各种机电故障。经常组织参加技能比武，也能调动工人对技术学习的积极性，从而为快速掘进提供技术保障。同时，加强对巷道支护效果和质量的检测，对施工中遇到的难题也便于解决，进而提高功效。

3)对支护系统优化。考虑巷道的岩性、高度和钻锚杆孔机械等条件，应选用大扭矩、大伸缩高度的钻机；可利用原有设备，实行多钻具平行作业，以减少打眼时间；在不影响迎头安全的情况下，也可将打设顶锚索滞后到掘进机的后部实施，实现平行打设，以加快支护速度；优化锚杆支护参数，在顶板条件比较好、不影响到支护效果的情况下，可适当地增加锚杆间的排距；可将每个锚杆孔树脂锚固剂由原来的2支优化为1支，缩短胶凝时间；分析论证新型锚杆的可用性，以增强巷道的稳定性，减少使用数量，提高工效，也能为快速掘进提供有利条件。

4)加强施工管理。要制定先进的施工组织和管理方法。实行岗位责任制、区队管理制度。领导带班不仅能保证出勤率，还能保证工程质量和各工序间的转换、衔接和平行交叉，从而节省时间。后勤保障要及时跟进，规定的地点供料要有保证，且备件充足。主要工种和辅助工种配合，既有明确分工，又能统一领导、协作，使安排的施工工序顺利推进。推行各工序平行交叉作业方法，能发挥很多优势。充分利用时间组织交叉作业，既可提高工作效率、保证施工质量，又能提高支护速度，降低顶板事故率和巷道返修率，进而加快了掘进速度。

4 施工期间应注意的问题

①要加强顶板管理，掌握冒落后顶部岩体依靠自身强度维持平衡压力拱的时间，并跟进永久支护。②大断面巷道施工中可采用分台阶施工，改变以前的锚喷后砌碹浇灌支护，采用左旋高强锚杆、钢筋网、喷浆后加锚索的综合支护形式作永久支护。③充分利用打钻工具，架柱时联合施工作业，以减少作业时间.提高效率。④大跨度巷道面，要合理安排组织，可两掘一喷。⑤大断面巷道施工对施工质量要求较高，应加强施工机具和施工工艺的配套管理。

结束语：大断面巷道施工，为提高掘进速度，保证施工质量，就要在采用新机具、运用高强锚杆、支护形式上以及劳动组合等方面，合理地的安排好。

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