三软地层条件下快速掘进技术

1、“三软”地层条件下快速掘进技术万举峰 刘永发 王延润【龙口煤电有限公司北皂煤矿，山东 龙口 265700】摘 要 “三软”地层条件下，顶板安全是制约掘进速度的主要因素。通过采用“三掘三喷”施工工艺及劳动组织，加强施工质量管理，实现了快速掘进，确保了顶板安全。关键词 “三软”地层 快速掘进 三掘三喷 安全-1 概 况北皂煤矿位于龙口井田西北部，成煤地层为新生代第三系，属典型的“三软”地层构造，煤层易风化，顶底板为泥岩、炭质泥岩，煤层及顶底板松软易破碎，岩石坚固性系数f值小于3。采煤工作面多为综采、综放工作面，工作面两巷顺槽长度在7002000m，运输巷的巷道宽度在3.8m以上。巷道采用掘进机掘进

2、，锚、网、喷支护。在理想状态下，每月进尺应为680m，但在实际生产中，由于支护后经常出现片帮、掉顶、顶板下沉、两帮内收等安全隐患，每月实际进尺只有250m左右。2 问题及分析（1）支护参数用锚、网、喷支护作为永久支护，锚杆为直径16mm、长1850mm的等强度螺纹钢锚杆，锚杆间排距为800×800（mm），杆体外露长度为100mm。冷拔钢丝金属网。喷射混凝土厚度为100mm。（2）劳动组织原劳动组织采用“三八”作业制，实行“二掘一喷”作业。（3）存在的问题分析“两掘一喷”作为矿井传统的劳动组织方式一直被采用，它具有以下优点：一是掘进、喷浆分开作业，工序较为简单，便于安全和生产管理；二

3、是作业空间相对宽松，工人作业环境较好。但对于北皂矿而言，由于其煤种为“三软”地层下的褐煤，巷道围岩被揭露后，极易风化潮解，如不及时喷浆，就会造成煤壁风化脱落，进而导致片邦、掉顶，使部分锚杆失效，影响支护效果，甚至出现冒顶事故。为此，我们对巷道围岩被揭露后，巷道收缩量与围岩揭露长度之间的关系进行现场实测。如下图所示。从图中可以看出，围岩揭露约15m（约24h）开始，巷道开始大量风化收缩。巷道收缩量与围岩揭露长度关系曲线图此外，我们对施工现场中由于施工质量原因，致使支护体被破坏，进而影响安全生产的因素进行分析： 巷道成形差，超挖、欠挖现象严重，致围岩应力集中而产生变形、破坏； 锚杆安设质量差，初撑

4、力不足而使围岩片落，进而导致锚杆失效，巷道变形、破坏； 由于喷浆厚度不足，围岩轻微变形即使喷体脱落暴露煤体，使煤体风化片落。3 对策与实施3.1 改变施工工序针对“两掘一喷”施工工序在我矿存在的问题，修改为“三掘三喷”。“三掘三喷”就是采用“三八”作业制，实行“三掘三喷”，每天一个大循环，掘进班每班掘进三个小循环，喷浆班每天喷浆三个小循环，掘、喷平行穿插作业。通过实行“三掘三喷”，极大地提高了喷浆速度，使巷道无初喷距离控制在15m以下，减小了煤体暴露风化时间，确保了顶板安全，并使有效掘进时间由原来的16小时增加至21小时，为掘进机快速掘进提供了条件及保证。3.2 提高施工质量针对施工质量方面存

5、在的的问题，我们制定如下措施：（1）按照设计断面尺寸要求施工，力求巷道成形规整、圆滑。（2）严格按照规程要求的支护参数施工： 加强锚杆安设质量，施工时严格控制好锚杆安设深度和锚杆间排距，锚杆安设角度符合规程要求； 锚杆螺母用煤电钻上紧，使托盘紧贴岩面，螺母的初始力不小于20kN；锚杆拉拔力不小于设计要求； 金属网铺设和搭接、联网。金属网必须搭接，搭接长度100mm，并用12#铁丝隔三联一。金属网必须紧贴岩面，局部煤体破碎处，必须加挂木托盘； 加强喷浆工作，巷道无初复喷距离和喷浆厚度必须满足设计要求，采用“三掘三喷”作业制，两台混凝土喷射机同时喷浆作业。（3）巷道顶板破碎压力大时，及时将锚杆间排

6、距缩短为600×600（mm），并每隔1020m套支两架U型钢棚。根据现场压力情况，增加锚索以加强支护。3.3 保障措施（1）备用支护材料配备一定数量的支护材料和工具，置于距迎头200m范围内，以备急用。15架与断面尺寸一致的U型钢棚；1m3背板和50个木楔；20根以上的枕木（打点柱时穿鞋、带帽专用）；5kg以上长8cm的大钉子；30根长2.8m的柱子；15根长3m的钢；备用一台移动泵站。发现巷道矿压显现厉害时，要迅速支好支柱，加固巷道，防止冒顶事故。（2）备用工具大锤一把；完好刀锯一把；1.2m、1.5m尖钎各一根；活搬手一把。（3）技术保障综掘队管理人员每次下井时，必须对巷道顶底板情况检查，及时发现并处理问题。综掘队技术人员每天记好台帐。巷道每隔400m安设一个顶板离层监测仪。每隔100m安设一组锚杆测力计，观察锚杆受力情况。加强顶板管理安全知识学习。4 实施效果我们经过调整劳动组织及加强质量管理，极大地提高了劳动效率及快速掘进水平。月平均掘进进尺由原来的250m提高到现在的584m。创804.5m的龙矿集团最高历史单进水平。在施工中，缩小了无初、复喷距离，减少了煤体暴露风化时间，有效地提高了支护质量，保证了顶板安全。5 结 论在“三软”地层条件下，通过采用“三掘三喷”施工工艺及劳动组织，全面加强质量管理，减少围岩风化膨胀时间，提高支护质量，能够