某公司根據(jù)井下2-2煤煤層賦存條件以及巷道頂?shù)装鍡l件，在連續(xù)采煤機(jī)的使用過程中，大膽進(jìn)行技術(shù)管理創(chuàng)新，從工作面設(shè)計(jì)管理、施工方案確定、掘進(jìn)工藝管理、施工現(xiàn)場管理等方面進(jìn)行優(yōu)化，以提高掘進(jìn)效率，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，為建設(shè)具有全球競爭力的世界一流能源企業(yè)做出積極貢獻(xiàn)。
一、主要研究內(nèi)容
1.合理確定循環(huán)進(jìn)尺，保證掘進(jìn)效率和施工安全。
巷道正常掘進(jìn)時(shí)，當(dāng)頂煤厚度大于400mm且頂板完整無裂隙時(shí)，循環(huán)進(jìn)尺為11m，最大控頂距為13m；當(dāng)頂煤厚度小于400mm且頂板完整無裂隙時(shí)，循環(huán)進(jìn)尺為8m，最大控頂距為10m；當(dāng)掘進(jìn)遇地質(zhì)構(gòu)造或頂板破碎時(shí)，縮小循環(huán)進(jìn)尺，短掘短支，頂板極易冒落時(shí)，掘進(jìn)1m支護(hù)1m。
2.優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，減少支護(hù)影響時(shí)間，提高掘進(jìn)效率。
根據(jù)井下巷道實(shí)際情況，結(jié)合工作面回采后巷道變化情況，優(yōu)化工作面支護(hù)設(shè)計(jì)，由錨桿+鋼帶+錨索支護(hù)，更改當(dāng)頂煤厚度≥400mm時(shí)采用錨網(wǎng)支護(hù)，當(dāng)頂煤厚度＜400mm且頂板完整無裂隙時(shí)，采用單排錨索加強(qiáng)支護(hù)，錨索排距為3000mm,當(dāng)頂煤厚度＜400mm且頂板不完整有裂隙或無頂煤時(shí)采用雙排錨索加強(qiáng)支護(hù)，錨索間排距為2000×3000mm,當(dāng)頂板破碎較為嚴(yán)重時(shí)，采用“W鋼帶+錨索”加強(qiáng)支護(hù)，每排3根。同時(shí)優(yōu)化了聯(lián)巷口錨索支護(hù)，由原來的每個(gè)聯(lián)巷口支護(hù)9-11套錨索變更為“3+1”、“3+2”方式，根據(jù)聯(lián)巷抹角大小，選擇支護(hù)方式，減少了錨索的數(shù)量，提高了掘進(jìn)效率。
3.加強(qiáng)現(xiàn)場管理，增加順槽聯(lián)巷間距，提高掘進(jìn)效率。
該煤礦連采雙巷掘進(jìn)順槽時(shí)每隔50m施工一個(gè)聯(lián)巷，連采隊(duì)每年預(yù)計(jì)掘進(jìn)巷道17000m，按設(shè)計(jì)需施工聯(lián)巷170個(gè)，為提高掘進(jìn)效率，節(jié)約成本，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，把施工聯(lián)巷間隔更改為70m，變更后實(shí)際施工聯(lián)巷121個(gè)，每年少施工49個(gè)聯(lián)巷。
4.加強(qiáng)設(shè)計(jì)管理，順槽機(jī)頭硐室一次掘進(jìn)成巷。
該煤礦機(jī)頭硐室常規(guī)施工方法為在順槽開口掘進(jìn)時(shí)沿煤層頂板掘進(jìn)，巷道斷面與順槽斷面相同，待順槽掘進(jìn)完成施工順槽機(jī)頭硐室時(shí)，根據(jù)順槽皮帶機(jī)制圖重新設(shè)計(jì)，重新挑頂、擴(kuò)幫?，F(xiàn)在工作面設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)頭硐室與順槽同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工，順槽機(jī)頭硐室在施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坡度施工，機(jī)頭硐室大斷面及驅(qū)動(dòng)硐室采用連采機(jī)掘進(jìn)一次成巷，較常規(guī)施工方法減少了挑頂、刷幫等炮掘工程，巷道成型好。
5.加強(qiáng)掘進(jìn)工藝管理，回風(fēng)繞道一次掘進(jìn)成巷。
工作面回風(fēng)繞道使用連采機(jī)掘進(jìn)，掘進(jìn)時(shí)需分別與2-2煤輔運(yùn)大巷及膠帶大巷貫通，后期再炮掘挑頂，然后施工風(fēng)橋，考慮到后期挑頂工程量大、危險(xiǎn)性高、工期長、施工難度大問題，對掘進(jìn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化。
工作面回風(fēng)繞道使用連采機(jī)一次掘進(jìn)成巷，掘進(jìn)時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坡度施工，確保和2-2煤輔運(yùn)大巷及膠帶大巷貫通時(shí)留設(shè)好臺階，施工風(fēng)橋時(shí)可直接在巷道兩側(cè)臺階上直接鋪設(shè)工字鋼，不需要另外砌筑磚墻。在與2-2煤輔運(yùn)大巷貫通處提前使用道木搭設(shè)好牢固的平臺，并在平臺下留設(shè)好行人空間，方便行人。與2-2煤輔運(yùn)大巷貫通后，連采機(jī)直接通過平臺進(jìn)行挑頂，跨越2-2煤輔運(yùn)大巷后按照設(shè)計(jì)坡度繼續(xù)掘進(jìn)，直到和2-2煤膠帶大巷貫通，不需要從2-2煤輔運(yùn)大巷開口掘進(jìn)大巷輔膠聯(lián)巷，減少了對礦井輔助運(yùn)輸?shù)挠绊憽?/span>
6.優(yōu)化區(qū)段煤柱尺寸，提高掘進(jìn)效率。
該煤礦回采巷道采用三巷布置，工作面上部回風(fēng)巷，下部為膠帶巷、輔助運(yùn)輸巷，輔運(yùn)巷作為下一工作面回風(fēng)巷使用，區(qū)段間一般留設(shè)20m左右的保護(hù)煤柱，為優(yōu)化區(qū)段煤柱尺寸，提高掘進(jìn)效率，組織研究減小護(hù)巷煤柱寬度項(xiàng)目。通過和科研院校合作，采用現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬等研究方法，對該煤礦厚煤層采動(dòng)影響下巷道圍巖變形規(guī)律、區(qū)段煤柱合理寬度的確定等進(jìn)行了研究分析，將211輔膠順槽煤柱尺寸由20m優(yōu)化到16.5m，效果明顯，并在213、215、217工作面推廣應(yīng)用，減少了巷道掘進(jìn)量，提高了掘進(jìn)效率。
7.加強(qiáng)設(shè)計(jì)管理，順槽硐室一次掘進(jìn)成巷。
順槽中轉(zhuǎn)水倉、配電硐室、中驅(qū)硐室同工作面同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工，采用連采機(jī)掘進(jìn)一次成巷，減少了后期炮掘工程，巷道成型好，安全性高。
8.加強(qiáng)施工方案管理，三條大巷同時(shí)掘進(jìn)。
2-2煤南翼大巷為三條巷道平行布置，為實(shí)現(xiàn)安全、快速掘進(jìn)的目的，根據(jù)巷道的煤巖特性、地質(zhì)及施工條件，組織生產(chǎn)技術(shù)部、施工區(qū)隊(duì)研究施工方案，并最終采用三條巷道同時(shí)掘進(jìn)的方案進(jìn)行施工，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)與支護(hù)平行作業(yè)，提高了掘進(jìn)效率，降低了支護(hù)作業(yè)影響時(shí)間，減少了一次設(shè)備搬家倒面及設(shè)備安拆，簡化了各大系統(tǒng)，避免了通風(fēng)系統(tǒng)二次串聯(lián)，系統(tǒng)更為合理可靠。
9.加強(qiáng)掘進(jìn)工藝管理，留設(shè)頂?shù)酌菏┕ぁ?
該煤礦2-2煤煤層底板巖性大多為泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，該層硬度較低，易破碎，掘進(jìn)時(shí)經(jīng)連采機(jī)和梭車來回碾壓，底板松軟，部分巷道頂板局部有淋水，底板遇水易泥化，淤泥、積水較多，影響梭車的正常運(yùn)行及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
化管理，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致無法正常組織生產(chǎn)，需要在工作面鋪設(shè)大量道木或者鋪墊大量片石、碎石子方能維持生產(chǎn)；且巷道超高段較多，為實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量、快速掘進(jìn)的目的，結(jié)合此段煤層厚度，研究決定采用留頂?shù)酌旱木蜻M(jìn)工藝施工，膠帶大巷待延膠帶輸送機(jī)前，進(jìn)行二次拉底，達(dá)到設(shè)計(jì)高度。
二、實(shí)施效果
通過從設(shè)計(jì)源頭上做起，開動(dòng)腦筋、集思廣益，堅(jiān)持遵循技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的原則，研究確定了合理的循環(huán)進(jìn)尺、順槽聯(lián)巷間距、優(yōu)化了支護(hù)參數(shù)、掘進(jìn)工藝以及施工方案，提高了連采掘進(jìn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了成本，連采雙巷掘進(jìn)最高單進(jìn)水平達(dá)1890m，具體效果如下。
1.確定合理循環(huán)進(jìn)尺。掘進(jìn)工作面最大控頂距的確定是應(yīng)用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行煤巷掘進(jìn)的關(guān)鍵。通過地質(zhì)條件變化適時(shí)修改循環(huán)進(jìn)尺，以切合實(shí)際和保障安全生產(chǎn)。
2.優(yōu)化支護(hù)參數(shù)。由錨桿+鋼帶+錨索支護(hù)，更改為錨桿支護(hù)，根據(jù)頂煤厚度確定是否增加網(wǎng)片、錨索支護(hù)，對聯(lián)巷錨索支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了支護(hù)影響時(shí)間，提高了掘進(jìn)效率，節(jié)約了成本，平均每年節(jié)約支護(hù)材料費(fèi)用約300萬元。
3.增加順槽聯(lián)巷間距。連采順槽每隔70m開一個(gè)聯(lián)巷，減少了順槽掘進(jìn)總工程量，降低了礦井萬噸掘進(jìn)率。平均每年可減少49個(gè)聯(lián)巷，在每個(gè)聯(lián)巷均需施工兩道密閉墻，密閉均為37墻砌筑，每個(gè)聯(lián)巷砌筑密閉墻的費(fèi)用大約為15000元，故每年節(jié)約費(fèi)用73.5萬元。
4.順槽機(jī)頭硐室一次掘進(jìn)成巷。減少外委隊(duì)炮掘工程，每個(gè)機(jī)頭硐室節(jié)約成本約120萬，平均每年施工2個(gè)機(jī)頭硐室，共節(jié)約成本約240萬。
5.回風(fēng)繞道一次掘進(jìn)成巷。避免了二次挑頂及砌筑風(fēng)橋磚
墻，施工難度小，減少了工程量，一次成巷，巷道成型較好，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了成本，方便后期砌筑風(fēng)橋。常規(guī)方法施工工期約20天，優(yōu)化后施工工期約6天；常規(guī)方法挑頂費(fèi)用：424m3×900元/m3=38.16萬；砌筑50磚墻費(fèi)用：18m3×600元/m3×2=2.16萬，一次支護(hù)材料費(fèi)用：25m×316元/m=0.79萬；矸石回填費(fèi)用：320m3×50元/m3=1.6萬；共計(jì)節(jié)約了38.16+2.16+0.79+1.6=42.71萬，降低了成本。
6.優(yōu)化區(qū)段煤柱尺寸。通過優(yōu)化煤柱尺寸，減小了聯(lián)巷掘進(jìn)工程量，減少了支護(hù)時(shí)間和巷道交岔點(diǎn)作業(yè)時(shí)間，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作環(huán)境的安全性。
現(xiàn)以211工作面為例計(jì)算產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益：211輔膠順槽煤柱16.5m，每個(gè)聯(lián)巷減少了3.5m工程量，211輔膠順槽巷道長度約3600m，共計(jì)62個(gè)聯(lián)巷，因此211輔膠順槽共減少217m掘進(jìn)量，后續(xù)共計(jì)22個(gè)工作面，合計(jì)減少4774m。節(jié)約成本為217×22×1248.06元/ m=595.82萬。
7.順槽中轉(zhuǎn)水倉、配電硐室、中驅(qū)硐室一次掘進(jìn)成巷。掘進(jìn)中一次性完成中轉(zhuǎn)水倉、配電硐室、中驅(qū)硐室的掘進(jìn)工程，減少外委隊(duì)炮掘工程，每個(gè)工作面需炮掘進(jìn)6個(gè)中轉(zhuǎn)水倉、4個(gè)配電硐室、1個(gè)中驅(qū)硐室，外委炮掘施工共需145萬，每年掘進(jìn)兩個(gè)工作面，共節(jié)約成本約290萬。
8.三條大巷同時(shí)掘進(jìn)。三條巷道同時(shí)掘進(jìn)與雙巷掘進(jìn)后再掘單巷相比：南翼三條大巷總工程量3028m，三條巷道同時(shí)掘進(jìn)正常情況下日進(jìn)尺約40m，月進(jìn)尺約1200m；雙巷掘進(jìn)時(shí)日進(jìn)尺約40m，月進(jìn)尺約1200m；另一條巷道單巷掘進(jìn)時(shí)日進(jìn)尺約20 m，月進(jìn)尺約600m；綜合考慮月進(jìn)尺約900m，三條巷道同時(shí)掘進(jìn)與雙巷掘進(jìn)后再掘單巷相比綜合進(jìn)尺提高了300m，提高了掘進(jìn)效率。
（1）工時(shí)利用方面
三條巷道同時(shí)掘進(jìn)的施工工藝與分次掘進(jìn)施工工藝相比，節(jié)約了大約1/3的時(shí)間，提高了效率，連采機(jī)在輔運(yùn)大巷正常掘進(jìn)時(shí)，膠運(yùn)大巷或者回風(fēng)大巷進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，同時(shí)在連采機(jī)掘進(jìn)完畢一個(gè)循環(huán)時(shí)，錨桿機(jī)將上一循環(huán)支護(hù)完畢，降低了支護(hù)作業(yè)影響的時(shí)間，由于三條巷道同時(shí)掘進(jìn)，在支護(hù)正常跟進(jìn)的情況下，連采機(jī)可以連續(xù)掘進(jìn)，充分發(fā)揮連采機(jī)掘進(jìn)的優(yōu)勢，提高了掘進(jìn)效率。三條大巷同時(shí)掘進(jìn)，減少了一次搬家倒面、設(shè)備回撤、一次安裝拆除皮帶、移變開關(guān)，節(jié)約了搬家倒面時(shí)間（約5-7天）。
（2）系統(tǒng)安全方面
三條大巷同時(shí)掘進(jìn)，合用掘進(jìn)過程中的壓風(fēng)、排水、供水、運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)，簡化了各系統(tǒng)，避免了通風(fēng)系統(tǒng)二次串聯(lián)，系統(tǒng)更為合理、可靠。該掘進(jìn)區(qū)域煤層頂部局部發(fā)育偽頂，且該層硬度較低，遇水軟化、易破碎，易垮落，影響巷道掘進(jìn)進(jìn)尺和頂部支護(hù)及施工安全，留頂煤施工后，由于該煤層較堅(jiān)硬、完整，且頂板較穩(wěn)定、安全，易于支護(hù)及管理，日進(jìn)尺由原來的24米提高到40米以上，提高了掘進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)安全快速掘進(jìn)的目的。
9.留設(shè)頂?shù)酌菏┕?。留底煤施工后，巷道底板較堅(jiān)硬、完整，底板無淤泥、積水，連采機(jī)和梭車可正常運(yùn)行，提高了掘進(jìn)效率，巷道文明衛(wèi)生、工程質(zhì)量較好，減少了清淤量和墊底量。
以2-2煤南翼三條大巷為例進(jìn)行計(jì)算，清淤費(fèi)用：3028m（長）×5.5m（寬）×0.2m（厚）×100元/m3=33.31萬；墊底費(fèi)用：3028m（長）×5.5m（寬）×0.2m（厚）×116元/m3=38.64萬；合計(jì)節(jié)約：33.31+38.64=71.95萬。
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