PDCA系统在近距离煤层(1~3m)掘进中的质量控制

1、附件1科技成果验收申请表成果名称PDCA系统在近距离煤层（13m）掘进中的质量控制研究起始时间2012、32013、6完成单位云冈矿质量办申请验收单位云冈矿联系人罗 广联系电话7083647申请时间2013.10任务来源计划外成果是否保密否内容简介一、立项背景 云冈矿机掘一队施工的11-2#层311盘区21111巷为近距离煤层下普通综采的轨道顺槽，其走向长912m，采用EBZ-230掘进机掘进，巷道掘宽4.2m，掘高2.6m，沿煤层见顶留底掘进。 本工作面整体为一北高南低的单斜构造，煤层较稳定，局部夹有粉砂岩夹矸，煤层厚度在2.532.70m之间,平均2.61m，在21111巷开口处揭露一凹陷

2、，本巷处于凹陷中部，影响范围200米。直接顶为粉砂岩，厚度在0.53.58m，平均1.56m,深灰色,光滑细腻,含煤屑；直接底为细砂岩,厚度在5.89.21m，平均8.72m,灰色细砂岩为主,工作面北部有粗砂岩薄层。本工作面11-2#层与11-1#层层间距为0.613m,与上覆8#层层间距约为35米,与上覆7#层层间距约为42.5m。 本工作面上覆我矿7#、8#层81111、81113工作面局部采空区及11-1#层81111采空区，21111巷距511回风巷208米进入上覆7#层81113采空区，距511回风巷43米进入上覆8#层81111工作面采空区，距511回风巷159米进入11-1#层8

3、1111采空区。从探测资料及与上覆11-1#层层间等值线图观察，本掘进的11-2#层81111工作面为近距离开采煤层，最薄处0.60米,尤其21111巷距511回风巷384m433m范围层间距在4m以下，距511回风巷510m570m范围层间距在2m以下，距511回风巷850m869m范围层间距在1m以下，掘进过程防止顶板垮落及水、有害气体溢出，酿成事故。 为了确保近距离煤层下掘进的安全和质量，我矿决定采用PDCA循环系统对近距离煤层掘进过程的质量进行管理，该循环过程包括计划（P)、实施(D)、检查(C)、处理(A)四个阶段，根据不同情况改进后循环往复。二、创新内容及创新点 1、根据PDCA系

4、统建立质量控制程序图：附图 2、依据PDCA系统制定21111巷支护总方案的设计（P）：附图1）、巷道断面设计为矩形：巷道断面技术参数表 巷道名称断面尺寸（宽高）m荒断面净断面设计长度21111巷4.22.610.9210.29912注：当掘至511回380m时，21111巷东帮缩回0.6m，掘宽由4.2m变为3.6m；需支棚腿处，巷道每侧加宽0.2m，掘宽4.0m，支腿后巷道上部净宽3.3m，下部净宽3.6m。2）、21111巷的支护方式 a、与11-1#层间距4.0米时，21111巷采用锚杆水泥托板+锚索联合支护，锚杆一排四根，排间距为1000850，锚索沿巷道中心线对称布置，一排两根，排

5、距3000mm，间距为1600；皮带头峒室段锚杆一排五根，排间距为1000900，锚索一排两根，排间距为20001800mm。 b、与11-1#层间距3.0米4.0m时，采用锚杆水泥托板+锚索联合支护，锚杆排间距1000850，锚索排间距20001600。 c、与11-1#层间距2.03.0m时，采用锚杆钢带、锚索钢梁交替支护；锚杆钢带、锚索钢梁各自间距均为1.6m，锚杆钢带与锚索钢梁之间的间距为0.8m；边锚杆、锚索均与顶板夹角4555、向两侧倾斜。 d、与11-1#层间距2.0m时，采用锚杆钢带、锚索钢梁交替支护；钢带、钢梁各自间距均为1.2m，钢带与钢梁之间的间距为0.6m，锚索与顶板夹

6、角4045。 e、层间距小于3.0m时，顶板铺菱形网；层间距小于2.0m时，钢梁下支设钢腿。 f 、上述ce支护形式，锚杆与锚杆、锚杆与锚索左右间距0.85m；层间距大于4m时，每根锚杆使用一根快速2360树脂，层间距34m时，每根锚杆使用2360、2330树脂各一根，层间距3m以下时，每根锚杆使用两根2360树脂，均快速、中速各一根。每根锚索两根2360树脂，快速、中速各一根。 g、当层间距小于1.9m时，适当缩短锚杆长度，保证孔底距11-1#煤层底板不小于0.2m。3、依据PDCA系统制定21111巷工艺工序流程方案的实施（D）：附图4、依据PDCA系统制定21111巷质量标准检查（C）：

7、1）、不同层间距下的锚杆、锚索的规格及角度见下表2）、支护状态 a、永久支护到工作面最小距离 割煤前及交班时，顶板锚杆支护、锚索钢梁到工作面距离小于排距，锚索到工作面距离小于一个前进方向步距。 b、永久支护到工作面最大距离 锚杆及锚索钢梁：割煤后，层间距3.0m时，锚杆到工作面最大距离不大于2.0，层间距3.0m时，割够一排（架）支护一排（架），锚杆或锚索钢梁到工作面最大距离为一个排距。 锚索：21111层间距3.0m时，锚索到工作面最大距离为3.0m。 割煤前，钢腿滞后工作面不大于2m，割煤后，及时支设。 3）、支护质量要求 A、顶锚杆支护要求 a、严格按照中线和排间距布置锚杆，锚杆排间距误

8、差不超出100。 b、顶锚杆与顶板夹角不小于87，倾斜锚杆角度符合规定。 c、锚杆孔应避开围岩层理、节理、裂隙面；托板垂直巷道布置，裂隙发育时要与主要裂隙垂直。 d、锚杆双螺帽必须加长扳手或力矩扳手拧紧，锚杆预应扭矩要求达到140N，单根抗拉拔力不低于7.0吨。 e、锚杆末端外露长度10-40mm。 B、锚索（梁）支护要求 a、严格按照中线和排间距布置锚索，锚索排间距误差不超出100（打锚索梁时，锚索间距误差尽量缩小，以保证支护效果）。 b、与顶板垂直布置的锚索，与顶板夹角不小于87，倾斜锚索角度符合规定。 c、锚索外露长度必须控制在150250。 d、锚索预拉力不低于120KN，单根抗拉拔力

9、不低于300KN。 e、锚索梁要接顶良好，必要时，用刹顶木或木楔子背紧。 C、钢腿支设要求 a、必须支在实底上，并挖好柱窝。 b、钢腿要垂直顶板支设,巷道倾斜时要适度应向上山倾斜，迎山角为巷道底板倾角的1/31/4，严禁后仰。 c、钢腿必须与顶梁接紧，必要时，可在棚腿下、由下山向上山方向打入大木楔。 d、同一侧相邻钢腿之间用两道拉杆固定牢靠；顶板压力大的区域，由外向里逐架加固支护，钢腿与巷帮间用刹顶木刹紧，锚索梁全部支设棚腿。 4)、顶网支护要求 a、菱形网双排顺巷铺在钢带（托板）、钢梁上，网边与钢带（托板）、钢梁头对齐。 b、铺网时把网拉紧并紧贴顶板。 c、金属网短边之间的连接，必须用网上拆

10、下的本身铅丝、把两网织成一个整体。连接两网时，要相互对齐，不能有明显的错位。金属网两边和中间都要连接牢固，严禁出现裂缝；金属网长边相互搭接200，连网要孔孔相连，双丝双扣，绑扎牢固，绑死扭结不少于3圈。5、依据PDCA系统分析21111巷质量问题的处理（A)： 1)、依据质量要求，对施工中不合格出现次数的大小进行排列，计算累计频率，分析处理。附图三、经济及社会效益1、经济效益：11-2#层311盘区81111工作面21111巷道采取PDCA系统控制巷道规格质量，致使21111巷走向多延长了近500米，给综采回采带来可观的效益。多回收煤炭：500*119*2.6*1.3*0.816.09万吨按吨

11、煤利润200元计算，可产生利润：16.09*2003217.76万元2、社会效益：1）、通过11-2#层311盘区21111巷成功穿越近距离煤层，最大限度减少了煤炭储量损失，延长了工作面开采期；2）、通过采用PDCA系统的质量控制技术，大大提高了在近距离煤层下的掘巷安全；3）、为今后近距离煤巷掘进中提供了技术借鉴。四、总体性能及存在问题 通过11-2#层311盘区21111巷掘进过程中有针对性采取PDCA系统质量控制，成功穿越近距离煤层，为矿井今后81113面、81117面近距离煤层的掘进提供了成巷质量保障和安全。但是仍存在穿越近距离煤层时支护材料费用投入大，支护工艺复杂等制约因素。五、推广应

12、用前景 1、巷道掘进过程中提前制定PDCA系统的计划、实施、检查、处理各个环节，合理部署，按计划圆满完成了任务计划的预定目标。2、巷道掘进过程中，不断完善掘进循环过程质量安全，为云冈矿今后挖潜增效奠定了厚实的基础。3、运用PDCA系统，优化掘进过程的施工工艺，消除掘进过程的安全隐患，提升矿井掘进的综合效能。 4、运用PDCA系统质量控制，在掘进循环过程中不断进行技术改造，实地运行效果良好，未有遗留问题，值得向全局推广应用，具有极大的推广应用价值。申 请 验 收 单 位 意 见领导签字： 单位盖章 组 织 验 收 单 位 初 审 意 见盖章 PDCA系统在近距离煤层（13m）掘进中的质量控制立项

13、背景云冈矿机掘一队施工的11-2#层311盘区21111巷为近距离煤层下普通综采的轨道顺槽，其走向长912m，采用EBZ-230掘进机掘进，巷道掘宽4.2m，掘高2.6m，沿煤层见顶留底掘进。本工作面整体为一北高南低的单斜构造，煤层较稳定，局部夹有粉砂岩夹矸，煤层厚度在2.532.70m之间,平均2.61m，在21111巷开口处揭露一凹陷，本巷处于凹陷中部，影响范围200米。直接顶为粉砂岩，厚度在0.53.58m，平均1.56m,深灰色,光滑细腻,含煤屑；直接底为细砂岩,厚度在5.89.21m，平均8.72m,灰色细砂岩为主,工作面北部有粗砂岩薄层。本工作面11-2#层与11-1#层层间距为0

14、.613m,与上覆8#层层间距约为35米,与上覆7#层层间距约为42.5m。本工作面上覆我矿7#、8#层81111、81113工作面局部采空区及11-1#层81111采空区，21111巷距511回风巷208米进入上覆7#层81113采空区，距511回风巷43米进入上覆8#层81111工作面采空区，距511回风巷159米进入11-1#层81111采空区。从探测资料及与上覆11-1#层层间等值线图观察，本掘进的11-2#层81111工作面为近距离开采煤层，最薄处0.60米,尤其21111巷距511回风巷384m433m范围层间距在4m以下，距511回风巷510m570m范围层间距在2m以下，距51

15、1回风巷850m869m范围层间距在1m以下，掘进过程防止顶板垮落及水、有害气体溢出，酿成事故。为了确保近距离煤层下掘进的安全和质量，我矿决定采用PDCA循环系统对近距离煤层掘进过程的质量进行管理，该循环过程包括计划（P)、实施(D)、检查(C)、处理(A)四个阶段，根据不同情况改进后循环往复。创新内容及创新点： 1、根据PDCA系统建立质量控制程序图： 2、依据PDCA系统制定21111巷支护总方案的设计（P）： 1）、巷道断面设计为矩形：巷道断面技术参数表 巷道名称断面尺寸（宽高）m荒断面净断面设计长度21111巷4.22.610.9210.29912注：当掘至511回380m时，2111

16、1巷东帮缩回0.6m，掘宽由4.2m变为3.6m；需支棚腿处，巷道每侧加宽0.2m，掘宽4.0m，支腿后巷道上部净宽3.3m，下部净宽3.6m。 2）、21111巷的支护方式 a、与11-1#层间距4.0米时，21111巷采用锚杆水泥托板+锚索联合支护，锚杆一排四根，排间距为1000850，锚索沿巷道中心线对称布置，一排两根，排距3000mm，间距为1600；皮带头峒室段锚杆一排五根，排间距为1000900，锚索一排两根，排间距为20001800mm。 b、与11-1#层间距3.0米4.0m时，采用锚杆水泥托板+锚索联合支护，锚杆排间距1000850，锚索排间距20001600。 c、与11-

17、1#层间距2.03.0m时，采用锚杆钢带、锚索钢梁交替支护；锚杆钢带、锚索钢梁各自间距均为1.6m，锚杆钢带与锚索钢梁之间的间距为0.8m；边锚杆、锚索均与顶板夹角4555、向两侧倾斜。 d、与11-1#层间距2.0m时，采用锚杆钢带、锚索钢梁交替支护；钢带、钢梁各自间距均为1.2m，钢带与钢梁之间的间距为0.6m，锚索与顶板夹角4045。 e、层间距小于3.0m时，顶板铺菱形网；层间距小于2.0m时，钢梁下支设钢腿。 f、上述ce支护形式，锚杆与锚杆、锚杆与锚索左右间距0.85m；层间距大于4m时，每根锚杆使用一根快速2360树脂，层间距34m时，每根锚杆使用2360、2330树脂各一根，层

18、间距3m以下时，每根锚杆使用两根2360树脂，均快速、中速各一根。每根锚索两根2360树脂，快速、中速各一根。 g、当层间距小于1.9m时，适当缩短锚杆长度，保证孔底距11-1#煤层底板不小于0.2m。 3、依据PDCA系统制定21111巷工艺工序流程方案的实施（D）：4、依据PDCA系统制定21111巷质量标准检查（C）：1）、不同层间距下的锚杆、锚索的规格及角度见下表层间距 m锚索锚杆21111角度 长度 m角度 长度 m4.5904.0901.7（注：根据锚固端情况，必要时，采用2.02.2m的加长锚杆）4.0d4.54.03.7d4.03.73.5d3.73.53.3d3.53.3 3

19、.0d3.33.0 2.7d3.050553.5 (孔底入帮1.2 m)边：5055中：902.5d2.73.3 (孔底入帮1.1 m)2.2d2.545503.0 (孔底入帮1.1 m)边：4550中：902.0d2.22.7 (孔底入帮1.9 m)1.8d2.040452.7 (孔底入帮1.0 m)边：4045中：901.71.6d1.82.3 (孔底入帮0.8 m)1.51.4d1.62.1 (孔底入帮0.6 m)1.2说明:21111巷顶板使用18左旋螺纹钢锚杆、17.844000的钢绞线。 2）、支护状态 a、永久支护到工作面最小距离 割煤前及交班时，顶板锚杆支护、锚索钢梁到工作面距

20、离小于排距，锚索到工作面距离小于一个前进方向步距。 b、永久支护到工作面最大距离 锚杆及锚索钢梁：割煤后，层间距3.0m时，锚杆到工作面最大距离不大于2.0，层间距3.0m时，割够一排（架）支护一排（架），锚杆或锚索钢梁到工作面最大距离为一个排距。 锚索：21111层间距3.0m时，锚索到工作面最大距离为3.0m。 割煤前，钢腿滞后工作面不大于2m，割煤后，及时支设。 3）、支护质量要求 A、顶锚杆支护要求 a、严格按照中线和排间距布置锚杆，锚杆排间距误差不超出100。 b、顶锚杆与顶板夹角不小于87，倾斜锚杆角度符合规定。 c、锚杆孔应避开围岩层理、节理、裂隙面；托板垂直巷道布置，裂隙发育时

21、要与主要裂隙垂直。 d、锚杆双螺帽必须加长扳手或力矩扳手拧紧，锚杆预应扭矩要求达到140N，单根抗拉拔力不低于7.0吨。 e、锚杆末端外露长度10-40mm。 B、锚索（梁）支护要求 a、严格按照中线和排间距布置锚索，锚索排间距误差不超出100（打锚索梁时，锚索间距误差尽量缩小，以保证支护效果）。 b、与顶板垂直布置的锚索，与顶板夹角不小于87，倾斜锚索角度符合规定。 c、锚索外露长度必须控制在150250。 d、锚索预拉力不低于120KN，单根抗拉拔力不低于300KN。 e、锚索梁要接顶良好，必要时，用刹顶木或木楔子背紧。 C、钢腿支设要求 a、必须支在实底上，并挖好柱窝。 b、钢腿要垂直顶

22、板支设,巷道倾斜时要适度应向上山倾斜，迎山角为巷道底板倾角的1/31/4，严禁后仰。 c、钢腿必须与顶梁接紧，必要时，可在棚腿下、由下山向上山方向打入大木楔。 d、同一侧相邻钢腿之间用两道拉杆固定牢靠；顶板压力大的区域，由外向里逐架加固支护，钢腿与巷帮间用刹顶木刹紧，锚索梁全部支设棚腿。 4)、顶网支护要求 a、菱形网双排顺巷铺在钢带（托板）、钢梁上，网边与钢带（托板）、钢梁头对齐。 b、铺网时把网拉紧并紧贴顶板。 c、金属网短边之间的连接，必须用网上拆下的本身铅丝、把两网织成一个整体。连接两网时，要相互对齐，不能有明显的错位。金属网两边和中间都要连接牢固，严禁出现裂缝；金属网长边相互搭接20

23、0，连网要孔孔相连，双丝双扣，绑扎牢固，绑死扭结不少于3圈。 5、依据PDCA系统分析21111巷质量问题的处理（A)： 1)、依据质量要求，对施工中不合格出现次数的大小进行排列，计算累计频率，分析处理。频数及频率因素不合格次数频率（%)累计频率（%）断面尺寸255050钢腿棚强度122474 锚索梁强度81690 锚杆抗拔力3696 锚杆间排距24100 根据排列图，可以看出影响质量的主要因素是断面尺寸、钢腿棚强度，其累计出现频率在080%之间；次要因素为锚索梁强度，因为其累计频率在80%90%之间；一般因素是锚杆抗拔力和锚杆间排距，因为其累计频率在90%100%之间。三、经济及社会效益1、经济效益：11-2#层311盘区81111工作面21111巷道采取PDCA系统控制巷道规格质量，致使21111巷走向多延长了近500米，给综采回采带来可观的效益。多回收煤炭：500*119*2.6*1.3*0.816.09万吨按吨煤利润200元计算，可产生利润：16.09*2003217.76万元2、社会效益：1）、通过11