李亚军，郭俊生

(山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿，山西 兴县 033602)

山西西山晋兴公司斜沟煤矿作为“十一五”国家重点建设的千万吨级大型煤矿，矿井地质构造简单，煤层厚且稳定，适合布置高产高效长走向工作面。矿井18503掘进工作面设计走向长度都在7 000 m以上。长走向工作面在掘进期间，随着两顺槽向前延伸，会遇到诸多问题，为此研究设计了中切割，将长走向巷道分段连接，解决了长走向掘进中供电、通风、运输等问题。使用大功率掘进机落煤，科学施工，利用锚杆、锚索、锚网、钢带联合支护大断面、复合顶板巷道，实现了巷道的快速掘进。

1 18503工作面简介

18503面是矿井15采区首采工作面，单斜构造，走向近南北，倾向西，倾角 7°～11°，平均 9°，煤厚2．50 ～5．37 m，平均3．76 m。煤层赋存稳定，结构复杂，含1～3层夹矸，煤层普氏硬度f=2～3。直接顶板为泥岩或砂岩煤线互层，厚0～3．6 m;老顶中粗粒砂岩，厚8．0 ～17．8 m;直接底板为泥岩，厚 0 ～3．2 m;老底中粗粒砂岩，厚1．05 ～24．36 m。

2 长走向巷道快速掘进技术研究

2．1 方案设计

为解决长走向掘进期间供电、通风、运输等问题，研究设计了中切割分段连接两顺槽，中切割综合利用示意图见图1。根据通风、供电距离的要求，该面每隔1 500 m施工一中切割，共施工5个中切割，除一中切割长300 m、方位角90°外，其余4个中切割长均为 346．4 m、方位角 60°，中切割总工程量为1 685．6 m。

图1 18503工作面中切割综合利用示意图

中切割的综合利用：

1)供电系统，每次中切割贯通后，在中切割与材料顺槽交叉口施工1个移变硐室，工作面供电系统由移变硐室KBSGZY－1250kVA、KBSGZY－630kVA移变供电。减少施工皮带顺槽移变硐室5个，减少搬运移变5次。

2)供风系统，当中切割贯通，材料顺槽、中切割、皮带顺槽构成全负压通风系统，4台FBD－2－NO6．3对旋式局部通风机移到材料顺槽内距离中切割口20 m以外进风风流中，分别供两顺槽通风，解决了长走向巷道通风问题。

3)运输系统，将材料顺槽的掘进煤经中切割转载到皮带顺槽一起外运，节省了材料顺槽5部“加强150型”胶带输送机。

2．2 方案实施

2．2．1 长走向巷道千伏供电措施

两顺槽设计长度都在7 000 m以上，随着供电距离的增加，压降也在增大，供电2 000 m以上，就不能保证掘进机电气系统的稳定性。为解决这一问题，在该面中切割与材料顺槽交叉口施工5个移变硐室，每次中切割贯通前，都由前1个移变硐室的KBSGZY－1250kVA、KBSGZY－630kVA移变供电。KBSGZY－1250kVA移变专供两顺槽掘进工作面EBZ－230型硬岩掘进机和“加强150型”胶带输送机用电;KBSGZY－630kVA移变专供两顺槽掘进工作面除尘风机、潜污水泵用电。

为了满足皮带顺槽多部胶带输送机和两顺槽潜污水泵的用电需求，在二中切割移变硐室新引进1台KBSGZY－1250kVA、KBSGZY－630kVA移变，分别供中切割贯通以外胶带输送机和潜污水泵用电。

局部通风机初期置于18503辅助斜巷，供电电源引自中央变电所风机专变;后期置于新形成的中切割与材料顺槽交汇处，在第四中切割口设风机专变。

2．2．2 长走向巷道通风技术研究与应用

该面通风系统为材料顺槽进风，皮带顺槽回风。采用2 kW×18．5 kW的FBD－2－NO6．3对旋式局部通风机供风。双风机双电源自动切换，每台局扇均采用双开关进行控制。通风距离800 m以下时采用单电机供风，800 m以上时采用双电机供风。风筒选用d800 mm的阻燃风筒。试验研究结果表明，通风距离在2 500 m时风筒出风口风量仍在270 m3/min以上，满足煤巷掘进最低风速≥0．25 m/s的要求，效果显著，适合在长距离、大断面掘进巷道中推广使用。

局部通风机的安装位置：前期局部通风机及其开关安装在15采区材料下山及18503辅助斜巷进风巷内;当中切割贯通，皮带顺槽、中切割、材料顺槽构成全负压通风系统，局部通风机移到材料顺槽内距离中切割口20 m以外进风风流中。局部通风机吊在距顶0．5 m的巷道中，以保证井下车辆的通行。

2．2．3 “加强150型”皮带在长走向巷道中的应用

斜沟煤矿原SJ－80型皮带已不能满足大功率掘进设备的运输要求，为此使用150型皮带作为掘进运输设备。传统的150型皮带最大服务距离约为1 000 m，1条巷道将用7部皮带才能满足运输要求，造成皮带司机多，皮带头尾多，皮带维护困难，安全事故多等情况。为此与皮带厂家合作研发设计了服务长度达1 500 m的“加强150型”皮带。将原150型皮带机2台75 kW电机更换为2台250 kW电机，使传统的皮带运输距离由1 000 m提高到1 500 m。使用软启动技术，大大降低胶带输送机在启动时的波动现象，提高了胶带输送机的稳定性，减少了皮带服务人员，提高了开机率，大大提高了设备运输能力。实现了安全生产，经济、社会效益显著。

3 大断面、复合顶板巷道支护技术研究

该面掘进巷道采用锚杆、锚索、金属网联合支护，遇到复合顶板时增加钢带支护。锚杆支护具有主动及时支护的优点。这种支护方式在提高巷道支护效果，保证巷道安全，减轻工人劳动强度，简化采煤工作面端头区维护工艺等方面具有明显的优越性［1］，有利于采煤工作面的快速推进，实现矿井的高产高效。

3．1 巷道支护形式

利用计算机模拟优化了支护参数：巷道顶板锚杆采用6根矩形布置，间距0．95 m，排距1．1 m;锚索采用2根花形布置，间距0．95 m，排距4．4 m;中切割巷顶锚杆采用5根矩形布置，间距0．85 m，排距1．1 m;锚索采用2根距形布置，间距1．7 m，排距2．2 m;切割顶锚杆采用9根矩形布置，间距0．9 m，排距1．0 m，帮锚杆采用2根矩形布置，间距1．5 m，排距1．2 m;锚索采用3根矩形布置，锚索间距1．8 m，排距2．0 m。巷道帮锚杆采用2根矩形布置，间距1．5 m、排距1．5 m，最上一排距顶板0．3 m，上一排挂金属网，木托板横放，下排竖放。在巷道支护中，巷道中间的锚杆、锚索要垂直于煤层的顶板;两角的顶锚杆要向两帮倾斜和顶板的夹角为70°。巷道支护图见图2，图3。顶锚杆的紧固力≥140 N·m，锚固力≥90 kN;帮锚杆的紧固力大于≥100 N·m，锚固力≥50 kN;锚索的预紧力≥120 kN，锚固力≥200 kN。

3．2 巷道支护参数

顶锚杆，采用d18 mm×1 800 mm螺纹钢树脂锚杆，每个锚杆配2支K2355树脂锚固剂，1块100 mm×100 mm×8 mm托片(巷道两角为100 mm×100 mm×10 mm斜托片)。

帮锚杆，采用d16 mm×1 600 mm的塑料胀套式锚杆，每个锚杆配1块600 mm×180 mm×70 mm木托片和1块d100 mm圆形铸铁片。

锚索，采用d17．8 mm×5 500 mm(切割中间的锚索采用d17．8 mm×9 000 mm、切割两侧采用d17．8 mm×7 500 mm、巷道交叉口采用d17．8 mm×7 500 mm)的钢绞线，配1块200 mm×200 mm×16 mm的钢板托片，3个K2355树脂锚固剂。

金属网，采用丝径3．0 mm菱形金属网，网孔50 mm×50 mm，工作面皮带顺槽、材料顺槽金属网规格为6 000 mm×1 100 mm;中切割金属网规格为3 800 mm×1 100 mm;切割金属网规格为4 000 mm×1 000 mm、3 500 mm×1 000 mm。金属网之间采用对接方式连接，连网距100～150 mm。

4 巷道的掘进工艺

施工方法：材料顺槽、皮带顺槽、中切割均采用机掘一次成巷的施工方法;切割分两次成巷，先施工落山侧4．0 m，然后再施工工作面侧3．5 m。掘进工作面采用EBZ230型硬岩掘进机截割、装煤;配备“加强150型”胶带输送机进行运输;锚杆钻机进行支护;连续性掘进作业，全断面采用一掘一支的作业方式。

生产工艺流程：安全检查及开机前准备→割煤→永久支护→延接胶带输送机→下一循环。

掘进机截割工艺流程：从煤层中下部进刀，根据巷道中线及设计断面截割成巷。正常情况时掘进机每截割2．2 m进行一次永久支护;遇地质构造、集中应力区、冒落带、顶板破碎等情况时，掘进机每截割1．1 m工作面进行一次永久支护;每6．6 m延接一次胶带输送机。

5 结束语

1)长走向掘进工作面利用中切割技术不仅解决了诸多难题，而且还利用中切割进行了多项工作：a)能及时将材料顺槽底板分段硬化，满足无轨胶轮车运输为下一步工作面安装争取了时间。b)及时对贯通的两顺槽进行联测，保证了测量精度。c)为皮带顺槽掘进以及工作面回采时行人安全出口及检修材料设备运输提供了便利。中切割在长走向掘进工作面中的应用，其经济和社会效益非常明显，值得借鉴。

2)锚杆、锚索、金属网联合支护在斜沟煤矿的应用，解决了大断面、复合顶板支护难题，经济效益显著。

3)长走向掘进采用大功率EBZ230型硬岩掘进机，单进达到760 m/月左右，掘进工效0．72 m/工，掘进工效提高了30%，回采率提高0．3%。大断面、复合顶板巷道选择大功率掘进机缩短了割煤时间;解决了复合顶板离层、破碎，锚杆失效，顶板冒落［2］和回采过程中机头机尾底板处丢“三角煤”，甚至需要放炮破底的问题。

4)进一步掌握矿区复合顶板变化和巷道支护规律，为煤巷快速掘进技术提供了宝贵经验，推广应用前景广阔。

［1］ 裴守辉．钱家营矿回风下山煤巷锚网喷支护实践［J］．煤炭科学技术，2009，37(1)：56－58．

［2］ 邓维元．锚网支护技术在大断面巷道施工中的应用［J］．山西焦煤科技，2010(9)：27－31．