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)采煤機的使用過程中，大膽進行技術(shù)管理創(chuàng)新，從工作面設(shè)計管理、施工方案確定、掘進工藝管理、施工現(xiàn)場管理等方面進行優(yōu)化，以提高掘進效率，實現(xiàn)快速掘進，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。
一、主要研究內(nèi)容
1.合理確定循環(huán)進尺，保證掘進效率和施工安全。
巷道正常掘進時，當頂煤厚度大于400mm且頂板完整無裂隙時，循環(huán)進尺為11m，最大控頂距為13m；當頂煤厚度小于400mm且頂板完整無裂隙時，循環(huán)進尺為8m，最大控頂距為10m；當掘進遇地質(zhì)構(gòu)造或頂板破碎時，縮小循環(huán)進尺，短掘短支，頂板極易冒落時，掘進1m支護1m。
2.優(yōu)化支護參數(shù)，減少支護影響時間，提高掘進效率。
根據(jù)井下巷道實際情況，結(jié)合工作面回采后巷道變化情況，優(yōu)化工作面支護設(shè)計，由錨桿+鋼帶+錨索支護，更改當頂煤厚度≥400mm時采用錨網(wǎng)支護，當頂煤厚度＜400mm且頂板完整無裂隙時，采用單排錨索加強支護，錨索排距為3000mm,當頂煤厚度＜400mm且頂板不完整有裂隙或無頂煤時采用雙排錨索加強支護，錨索間排距為2000×3000mm,當頂板破碎較為嚴重時，采用“W鋼帶+錨索”加強支護，每排3根。同時優(yōu)化了聯(lián)巷口錨索支護，由原來的每個聯(lián)巷口支護9-11套錨索變更為“3+1”、“3+2”方式，根據(jù)聯(lián)巷抹角大小，選擇支護方式，減少了錨索的數(shù)量，提高了掘進效率。
3.加強現(xiàn)場管理，增加順槽聯(lián)巷間距，提高掘進效率。
該煤礦連采雙巷掘進順槽時每隔50m施工一個聯(lián)巷，連采隊每年預(yù)計掘進巷道17000m，按設(shè)計需施工聯(lián)巷170個，為提高掘進效率，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，變更后實際施工聯(lián)巷121個，每年少施工49個聯(lián)巷。
4.加強設(shè)計管理，順槽機頭硐室一次掘進成巷。
該煤礦機頭硐室常規(guī)施工方法為在順槽開口掘進時沿煤層頂板掘進，巷道斷面與順槽斷面相同，待順槽掘進完成施工順槽機頭硐室時，根據(jù)順槽皮帶機制圖重新設(shè)計，重新挑頂、擴幫?，F(xiàn)在工作面設(shè)計時機頭硐室與順槽同時設(shè)計、同時施工，順槽機頭硐室在施工過程中嚴格按照設(shè)計坡度施工，機頭硐室大斷面及驅(qū)動硐室采用連采機掘進一次成巷，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.加強掘進工藝管理，回風繞道一次掘進成巷。
工作面回風繞道使用連采機掘進，掘進時需分別與2-2煤輔運大巷及膠帶大巷貫通，后期再炮掘挑頂，然后施工風橋，考慮到后期挑頂工程量大、危險性高、工期長、施工難度大問題，對掘進工藝進行了優(yōu)化。
工作面回風繞道使用連采機一次掘進成巷，掘進時嚴格按照設(shè)計坡度施工，確保和2-2煤輔運大巷及膠帶大巷貫通時留設(shè)好臺階，施工風橋時可直接在巷道兩側(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煤輔運大巷貫通后，連采機直接通過平臺進行挑頂，跨越2-2煤輔運大巷后按照設(shè)計坡度繼續(xù)掘進，直到和2-2煤膠帶大巷貫通，不需要從2-2煤輔運大巷開口掘進大巷輔膠聯(lián)巷，減少了對礦井輔助運輸?shù)挠绊憽?/span>
6.優(yōu)化區(qū)段煤柱尺寸，提高掘進效率。
該煤礦回采巷道采用三巷布置，工作面上部回風巷，下部為膠帶巷、輔助運輸巷，輔運巷作為下一工作面回風巷使用，區(qū)段間一般留設(shè)20m左右的保護煤柱，為優(yōu)化區(qū)段煤柱尺寸，提高掘進效率，組織研究減小護巷煤柱寬度項目。通過和科研院校合作，采用現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)實驗、理論分析、數(shù)值模擬等研究方法，對該煤礦厚煤層采動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，減少了巷道掘進量，提高了掘進效率。
7.加強設(shè)計管理，順槽硐室一次掘進成巷。
順槽中轉(zhuǎn)水倉、配電硐室、中驅(qū)硐室同工作面同時設(shè)計、同時施工，采用連采機掘進一次成巷，減少了后期炮掘工程，巷道成型好，安全性高。
8.加強施工方案管理，三條大巷同時掘進。
2-2煤南翼大巷為三條巷道平行布置，為實現(xiàn)安全、快速掘進的目的，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)隊研究施工方案，并最終采用三條巷道同時掘進的方案進行施工，實現(xiàn)了掘進與支護平行作業(yè)，提高了掘進效率，降低了支護作業(yè)影響時間，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)，避免了通風系統(tǒng)二次串聯(lián)，系統(tǒng)更為合理可靠。
9.加強掘進工藝管理，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，掘進時經(jīng)連采機和梭車來回碾壓，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，影響梭車的正常運行及質(zhì)量標準
化管理，嚴重時導(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，為實現(xiàn)安全、質(zhì)量、快速掘進的目的，結(jié)合此段煤層厚度，研究決定采用留頂?shù)酌旱木蜻M工藝施工，膠帶大巷待延膠帶輸送機前，進行二次拉底，達到設(shè)計高度。
二、實施效果
通過從設(shè)計源頭上做起，開動腦筋、集思廣益，堅持遵循技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、安全可靠的原則，研究確定了合理的循環(huán)進尺、順槽聯(lián)巷間距、優(yōu)化了支護參數(shù)、掘進工藝以及施工方案，提高了連采掘進效率，降低了勞動強度，節(jié)約了成本，連采雙巷掘進最高單進水平達1890m，具體效果如下。
1.確定合理循環(huán)進尺。掘進工作面最大控頂距的確定是應(yīng)用連續(xù)采煤機進行煤巷掘進的關(guān)鍵。通過地質(zhì)條件變化適時修改循環(huán)進尺，以切合實際和保障安全生產(chǎn)。
2.優(yōu)化支護參數(shù)。由錨桿+鋼帶+錨索支護，更改為錨桿支護，根據(jù)頂煤厚度確定是否增加網(wǎng)片、錨索支護，對聯(lián)巷錨索支護進行優(yōu)化，降低了工人的勞動強度，減少了支護影響時間，提高了掘進效率，節(jié)約了成本，平均每年節(jié)約支護材料費用約300萬元。
3.增加順槽聯(lián)巷間距。連采順槽每隔70m開一個聯(lián)巷，減少了順槽掘進總工程量，降低了礦井萬噸掘進率。平均每年可減少49個聯(lián)巷，在每個聯(lián)巷均需施工兩道密閉墻，密閉均為37墻砌筑，每個聯(lián)巷砌筑密閉墻的費用大約為15000元，故每年節(jié)約費用73.5萬元。
4.順槽機頭硐室一次掘進成巷。減少外委隊炮掘工程，每個機頭硐室節(jié)約成本約120萬，平均每年施工2個機頭硐室，共節(jié)約成本約240萬。
5.回風繞道一次掘進成巷。避免了二次挑頂及砌筑風橋磚
墻，施工難度小，減少了工程量，一次成巷，巷道成型較好，加快了施工進度，節(jié)約了成本，方便后期砌筑風橋。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)方法挑頂費用：424m3×900元/m3=38.16萬；砌筑50磚墻費用：18m3×600元/m3×2=2.16萬，一次支護材料費用：25m×316元/m=0.79萬；矸石回填費用：320m3×50元/m3=1.6萬；共計節(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)巷掘進工程量，減少了支護時間和巷道交岔點作業(yè)時間，降低了工人的勞動強度，提高了工作環(huán)境的安全性。
現(xiàn)以211工作面為例計算產(chǎn)生經(jīng)濟效益：211輔膠順槽煤柱16.5m，每個聯(lián)巷減少了3.5m工程量，211輔膠順槽巷道長度約3600m，共計62個聯(lián)巷，因此211輔膠順槽共減少217m掘進量，后續(xù)共計22個工作面，合計減少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)硐室一次掘進成巷。掘進中一次性完成中轉(zhuǎn)水倉、配電硐室、中驅(qū)硐室的掘進工程，減少外委隊炮掘工程，每個工作面需炮掘進6個中轉(zhuǎn)水倉、4個配電硐室、1個中驅(qū)硐室，外委炮掘施工共需145萬，每年掘進兩個工作面，共節(jié)約成本約290萬。
8.三條大巷同時掘進。三條巷道同時掘進與雙巷掘進后再掘單巷相比：南翼三條大巷總工程量3028m，三條巷道同時掘進正常情況下日進尺約40m，月進尺約1200m；雙巷掘進時日進尺約40m，月進尺約1200m；另一條巷道單巷掘進時日進尺約20 m，月進尺約600m；綜合考慮月進尺約900m，三條巷道同時掘進與雙巷掘進后再掘單巷相比綜合進尺提高了300m，提高了掘進效率。
（1）工時利用方面
三條巷道同時掘進的施工工藝與分次掘進施工工藝相比，節(jié)約了大約1/3的時間，提高了效率，連采機在輔運大巷正常掘進時，膠運大巷或者回風大巷進行支護作業(yè)，同時在連采機掘進完畢一個循環(huán)時，錨桿機將上一循環(huán)支護完畢，降低了支護作業(yè)影響的時間，由于三條巷道同時掘進，在支護正常跟進的情況下，連采機可以連續(xù)掘進，充分發(fā)揮連采機掘進的優(yōu)勢，提高了掘進效率。三條大巷同時掘進，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)約了搬家倒面時間（約5-7天）。
（2）系統(tǒng)安全方面
三條大巷同時掘進，合用掘進過程中的壓風、排水、供水、運輸?shù)认到y(tǒng)，簡化了各系統(tǒng)，避免了通風系統(tǒng)二次串聯(lián)，系統(tǒng)更為合理、可靠。該掘進區(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，影響巷道掘進進尺和頂部支護及施工安全，留頂煤施工后，由于該煤層較堅硬、完整，且頂板較穩(wěn)定、安全，易于支護及管理，日進尺由原來的24米提高到40米以上，提高了掘進速度，實現(xiàn)安全快速掘進的目的。
9.留設(shè)頂?shù)酌菏┕ぁＡ舻酌菏┕ず?，巷道底板較堅硬、完整，底板無淤泥、積水，連采機和梭車可正常運行，提高了掘進效率，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行計算，清淤費用：3028m（長）×5.5m（寬）×0.2m（厚）×100元/m3=33.31萬；墊底費用：3028m（長）×5.5m（寬）×0.2m（厚）×116元/m3=38.64萬；合計節(jié)約：33.31+38.64=71.95萬。
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