摘 要：本文首先分析了河?xùn)|煤田近距離煤層群采空區(qū)巷道掘進作業(yè)過程中的主要災(zāi)害，而后探討了大斷面連采機進行巷道掘進作業(yè)的難點及優(yōu)化措施，進而以某煤礦生產(chǎn)過程為例進行了大斷面連采機掘進支護技術(shù)應(yīng)用于近距離煤層群采空區(qū)煤炭生產(chǎn)的研究，進而就其優(yōu)化管控策略進行了探析。

關(guān)鍵詞：近距離煤層群采空區(qū);大斷面連采機掘進;巷道支護技術(shù)

我國各領(lǐng)域發(fā)展對于資源的需求越來越高，針對巷道掘進作業(yè)的危險因素進行全面分析，并采取科學(xué)的支護措施是保障煤炭生產(chǎn)作業(yè)安全的重要措施。近距離煤層群就是煤層之間距離較近的一種煤層結(jié)構(gòu)，相應(yīng)采空區(qū)的圍巖結(jié)構(gòu)非常薄弱，應(yīng)力不穩(wěn)定，在這種環(huán)境下進行選擇先進可靠的掘進支護工藝和支護方式必須綜合考慮可能發(fā)生的災(zāi)害情況，并采取措施進行避免，以保證煤炭生產(chǎn)掘進的安全推進。

1 近距離煤層群采空區(qū)開采巷道掘進中的常見災(zāi)害

1.1 煤自燃災(zāi)害

由于近距離煤層群開采的過程中距離較近的煤層開采會互相形成影響，而其采空區(qū)可能會存在漏風(fēng)通道的情況，這就會加大煤層中原煤資源發(fā)生自燃率。會迅速增大煤炭生產(chǎn)區(qū)域的高溫范圍，會導(dǎo)致爆炸危險的發(fā)生，是一種必須避免的掘進生產(chǎn)災(zāi)害。本工程礦井絕對涌出量為4.64m3/min，相對涌出量0.5m3/t。低瓦斯礦井，煤塵具有爆炸性，煤層為II類自燃煤層，有自燃發(fā)火趨勢，發(fā)火期為81天。

1.2 支護不力導(dǎo)致的塌方

由于近距離煤層群的煤層開采過程中受疊加壓力影響較大，頂板管控為煤層群開采的首要災(zāi)害因素，如果在巷道掘進生產(chǎn)中不能實現(xiàn)科學(xué)有效支護就會導(dǎo)致頂板災(zāi)害出現(xiàn)，因此我們在進行支護技術(shù)選擇以及設(shè)計的時候必須綜合考慮近距離煤層群的實際情況，并對采空區(qū)的應(yīng)力結(jié)構(gòu)進行有效計算，保證近距離煤層群采空區(qū)的相應(yīng)煤炭生產(chǎn)支護操作的科學(xué)性，為煤炭生產(chǎn)事業(yè)不斷發(fā)展提供安全保障。在本次工程中可以考慮采用坡底掘進的方式增加層間距，以防漏頂問題的發(fā)生。

2 大斷面煤巷連采機進行掘進操作過程中的技術(shù)管控難點分析

大斷面連采機掘進技術(shù)在實際煤炭生產(chǎn)中能夠有效結(jié)合煤炭生產(chǎn)、巷道掘進操作過程，生產(chǎn)效率較高，并且施工作業(yè)更趨向于自動化，對于人工操作具有更強的保護作用，生產(chǎn)效率高，掘進與支護配套設(shè)備設(shè)備選型至關(guān)重要。

2.1 支護安裝操作難度較大

由于大斷面煤炭生產(chǎn)巷道對于頂板以及兩側(cè)的支護加固要求較高，在進行支護設(shè)計時應(yīng)盡量加大支護操作的承載能力，采用單體錨桿機支護效率較低，安全風(fēng)險較大。因此采用ARO-40-RELMB-BWT型四壁錨桿機支護效率較高安全風(fēng)險較低。

2.2 巷道掘進所用較為先進的12CM15-10B型連采機

12CM15-10B型連采機是一種采用進口先進的連采掘進設(shè)備，在操作過程中考慮到安全可靠穩(wěn)定性選擇手動方式操作，其操作過程具有一定的靈活性，在本次工程中頂幫完好正常掘進時循環(huán)進度為6m。但在頂板破碎、裂隙發(fā)育的情況下采取短掘短支的方式掘進，循環(huán)進度為1m。二次成巷過程中采用擴巷方式，循環(huán)進度為6m，但是這一型號的連采機對于操作人員的技能水平要求較高，掘進中需要根據(jù)實際情況調(diào)整掘進及循環(huán)參數(shù)。

2.3 梭車的運行優(yōu)缺點

優(yōu)點為梭車對底板破壞較大，特別在單巷掘進過程中速度較快。

而缺點則不能實現(xiàn)連續(xù)運輸。

3 大斷面連采機掘進技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化策略

為了保證連采機掘進技術(shù)操作能夠更加高效、更加安全要采用如下措施進行技術(shù)優(yōu)化操作。

3.1 積極提升支護操作效率

由于支護與掘進為配套施工過程，保證支護的推進效率才能夠確保其為連采機掘進操作提供安全的支護保障，采用ARO-40-RELMB-BWT型錨桿機提高支護效率，同時四臂錨桿機定位、打眼成孔、支護錨桿、錨索效率較高，生產(chǎn)前對鉆孔技術(shù)設(shè)備進行全面養(yǎng)護與調(diào)試，并備足消耗性零件，保證支護鉆孔效率。

3.2 根據(jù)掘進巷道的情況進行支護參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計

由于支護作業(yè)的操作過程都是在參數(shù)設(shè)計指導(dǎo)下完成的，保證支護設(shè)計參數(shù)的科學(xué)性能夠切實保障支護操作的科學(xué)性，支護參數(shù)設(shè)計中要對錨孔裝藥量以及排距等進行科學(xué)設(shè)計，防止錨桿支護應(yīng)力不均衡問題的發(fā)生，提升巷道支護工作的效果，為掘進巷道作業(yè)提供安全環(huán)境。

3.3 提升連采機設(shè)備選用的適應(yīng)性

掘進巷道生產(chǎn)時可能遭遇各種地質(zhì)情況，大斷面問題環(huán)境下采用連采機時應(yīng)盡量選擇重量較輕的機械設(shè)備，以降低臥底事故，在前期應(yīng)做好相應(yīng)區(qū)域地質(zhì)勘察工作，以保障掘進技術(shù)及相應(yīng)設(shè)備選擇的科學(xué)性以及適用性。

4 近距離煤層群采空區(qū)下大斷面連采機掘進巷道支護技術(shù)

4.1 煤礦巷道掘進工程概況

1815切眼刷幫段刷幫設(shè)計總工程量為289.7m，切眼設(shè)計寬度7.2m，首次掘進5.6m，二次刷擴寬度為1.6m，機窩處巷寬3.1m，調(diào)車硐室巷寬5.0m，巷高均為3.5m。根據(jù)18207輔運順槽探孔數(shù)據(jù)顯示，正常段沿底掘進，過上分層巷道時破底掘進，破底厚度最大為1.0m，保證空巷層間距不低于1.6m，所有巷道均為矩形斷面。

4.2 地面相對位置及臨近盤區(qū)開采情況

地表位于貓兒溝排土場，工作面對應(yīng)的地表大都被黃土覆蓋。1815切眼刷幫段刷幫段位于內(nèi)錯于原廢棄18207切眼煤柱之下（外錯12m）。根據(jù)上分層地質(zhì)孔資料顯示，切眼刷幫段刷幫段設(shè)計位置煤層層間距為0.5m-1.1m。

4.3 煤層及圍巖情況

①煤巖特征：煤層穩(wěn)定，內(nèi)生裂隙較為發(fā)育。一般為半亮型煤，局部出現(xiàn)暗淡型煤;②煤層結(jié)構(gòu)：煤層厚度4.0m，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定夾矸1層，處于煤層中下部，巖性灰色泥巖，厚度0.10-0.20m;③煤層厚度：采掘范圍內(nèi)煤層較為穩(wěn)定，煤層厚度4.0m;④直接頂：一般為黑色泥巖，厚度1.0m;⑤直接底：為泥巖，灰白色、性脆、致密、具貝殼狀斷口、含星散狀黃鐵礦，產(chǎn)植物化石，厚度2.8m;⑥層間距：根據(jù)上分層地質(zhì)孔資料顯示，1815切眼刷幫段設(shè)計位置煤層層間距為0.5m-1.1m，掘進過程中需破底掘進，保證層間距不小于4m。

4.4 針對近距離煤層全采空區(qū)進行巷道支護設(shè)計的主要原則及設(shè)計操作

4.4.1 掘進巷道生產(chǎn)中支護操作設(shè)計原則

由于連采機掘進操作中會對相應(yīng)巖層進行周期性沖擊，因此支護設(shè)計操作設(shè)計應(yīng)遵循這樣的原則：首先應(yīng)保障頂板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，采空區(qū)掘進操作時會對相應(yīng)區(qū)域產(chǎn)生卸荷擾動，這樣就會導(dǎo)致掘進巷道頂板的應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，支護操作中必須保證頂板應(yīng)力穩(wěn)定，并對頂板做好維護。其次還應(yīng)強化掘進推進中的監(jiān)控力度，由于掘進推進中的擾動會導(dǎo)致巷道掘進生產(chǎn)中頂板的應(yīng)力集中，進而造成頂板垮落，很多應(yīng)力情況在前期設(shè)計時可能沒有認識全面，在掘進生產(chǎn)中要對剪切應(yīng)力情況進行全面監(jiān)測。

4.4.2 針對近距離煤層群采空區(qū)進行巷道掘進生產(chǎn)相應(yīng)支護措施的參數(shù)設(shè)計

頂部支護：頂部錨桿規(guī)格為ф18*2200mm的螺紋鋼錨桿，托盤規(guī)格150*150*10mm，間排距為900mm*1000mm，

樹脂規(guī)格為CK23600，1卷/眼，網(wǎng)片規(guī)格為1.2m*5.0m的

10#鐵絲網(wǎng)，搭接寬度為200mm;并用14#鐵絲捆綁連接，捆綁間距為400mm。錨索規(guī)格為ф17.8*8000mm，托盤規(guī)格300*300*16mm，間排距為1500mm*2000mm，樹脂規(guī)格為CK23600，2卷/眼。過上分層巷道時，在上分層巷道兩側(cè)必須施工鎖口錨索，且鎖口錨索的長度不得小于5m，并采取架設(shè)單體棚補強支護，2柱/梁，梁長2500mm，棚距為500mm;不施工錨索;頂錨桿規(guī)格為ф18*1200mm/1500mm的螺紋鋼錨桿，托盤規(guī)格150*150*

10mm，間排距為900mm*500mm，樹脂規(guī)格為CK23600，1卷/眼，并配套1200*5000mm鐵絲網(wǎng)及1200*2600

鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護。

幫部支護：正幫采用玻璃鋼錨桿進行支護，掘進時若遇到幫部片幫可采用玻璃鋼錨桿配套塑料網(wǎng)聯(lián)合支護，錨桿規(guī)格均為ф22*2000mm的玻璃鋼錨桿，間排距為1100*1500m，樹脂規(guī)格均為CK23400，1卷/眼，塑料網(wǎng)規(guī)格為2600*5000mm。施工幫網(wǎng)時，幫網(wǎng)與幫網(wǎng)、幫網(wǎng)與頂網(wǎng)之間搭接長度為200mm，并用14#鐵絲捆綁連接，捆綁間距為400mm。

4.4.3 錨固設(shè)計方案

在上述支護設(shè)計技術(shù)的操作過程中為了保證巷道掘進生產(chǎn)的安全性，還需進行頂板及圍巖的錨固技術(shù)處理。首先就是要在一些應(yīng)力集中的特殊位置上進行單體支柱的支撐加固，通常來講選擇單體支柱加固操作時應(yīng)盡量將其設(shè)置在巷道中線位置上，這樣能夠緩解巷道中部應(yīng)力不平衡的情況。其次對頂板處錨索的相應(yīng)長度進行科學(xué)控制，在進行錨索長度選擇及設(shè)置時，要對掘進支護情況進行全面分析，科學(xué)控制錨索長度能夠提升錨索支護能力。最后要強化煤柱附近區(qū)域的煤壁支護效力，通?？拷罕趨^(qū)域的應(yīng)力作用會比其他部分的更大，并且掘進生產(chǎn)后其應(yīng)力集中情況會更加明顯，因此應(yīng)采用強效錨固技術(shù)進行煤壁區(qū)域的支護操作。

4.5 支護技術(shù)操作的效果研究

根據(jù)對該煤炭工程施工中支護情況的分析，制定了頂板及兩幫結(jié)構(gòu)位移統(tǒng)計計劃以對支護效果進行總結(jié)，統(tǒng)計結(jié)果如下圖，我們可以從位移曲線對比情況發(fā)現(xiàn)支護后位移變化更小，能夠有效改善大斷面巷道掘進生產(chǎn)的安全性，為煤礦企業(yè)生產(chǎn)安全、高質(zhì)進行提供保障。

5 結(jié)束語

總之，在我國煤炭生產(chǎn)中，面對近距離煤層群采空情況進行掘進及支護設(shè)計就必須首先對開采與掘進環(huán)境進行全面分析，而后根據(jù)應(yīng)力平衡需求進行支護技術(shù)操作，并且，在作業(yè)過程中強化對支護區(qū)域的監(jiān)測，選擇較為先進的頂板在線監(jiān)測設(shè)備，同時，根據(jù)地質(zhì)賦存條件，選擇配套的連采工藝及配套設(shè)備，提高掘進單進進尺及效率，優(yōu)化支護設(shè)計，提高操作安全性，為煤礦生產(chǎn)的安全推進提供技術(shù)保障。

參考文獻：

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作者簡介：

張浩春（1988- ），男，漢族，籍貫：甘肅崇信，采礦工程師，本科學(xué)歷，主要研究煤礦生產(chǎn)技術(shù)、基建工程技術(shù)、地測防治水和環(huán)境保護技術(shù)管理工作。