基于连采施工工艺巷道掘进空顶距研究

因此 ，确定合理的空顶距是 煤巷安全快速掘进 的前提
。
基于此 ，本文提 出 了一 种研究 空顶距 的试 验方 法 ，试 验在 ３ １ ０ １胶带运输巷现场进行 。通过观 测的数据判 断巷道 顶板在空顶 情况 下 的稳 定性 ，以此 来确 定合 适 的空 顶 距 。 将得到的空顶距运用于察哈素煤 矿 ，使 得 ３ １ ０ １胶带 运输巷 的掘进速度大大提高 。
破 坏 的情 况 ，判 断顸板 稳 定性 ，从 而初 步确 定合 理 的掘 进 空顸距 。根 据 自行 设计 的 防护装 置在察
哈 素煤矿 ３ １ ０ １工作 面胶 带运 输巷进 行 了实践 ，得 出巷 道 掘 进 空顶 距 合理 数 据 ，并 已成 功 运 用 于
察 哈 素矿 。
关 键词 ：察哈 素 煤矿 ；连采施 工 ；巷道 掘进 ；空顶距 中图分 类号 ：Ｔ Ｄ ２ ６ ３ ． ５ 文献标识 码 ：Ｂ 文章编 号 ：１ ６ ７ １— ０ ９ ５ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ０ ６ ９ － ０ ３
连采 机 、梭车 、锚 杆机 三者 相互配 合 、协 同工 作 ，施工 工 序复杂。其中 ，连采机 、锚 杆机 的进 、退 耗 时较 多会影 响
掘进 速度 。因此 ，循环 进尺 的大小 ，是 制约 掘进速 度进 一 步提高的瓶颈 。在 安全 、生 产兼顾 的情况 下 ，增 大循环 进
排距锚 固锚 索 ，另一 端由托盘 、塑料 限位套 、锁 具组成 （ 如 图１ 所 示） 。为防止松脱和防护可靠性 ，在 锁具上加上 大约 １ ｋ Ｎ的力能够保证 托盘与 顶板 接触就 好 。由于塑料 套管 的
８ ３ ０ ０ ｍｍ锚索 ，并使用 ３节 Ｃ Ｋ ２ ３ ５ ０树脂药 卷锚 固剂 ，保证 锚索锚 固段长度达到 ｌ ｍ，根据察 哈素矿巷道 尺寸将锚索 间 排距确定 为 １ ０ ０ ０ ａｍ×１ ｒ ０ ０ ０ ｍｍ。帮部支 护按 照原设 计 ，采
用 ￣ ２ ２ ｍｍ ×２ ２ ０ ０ ｍ ｍ 锚 杆 ，间 排 距 ８ ０ ０ ｍ ｍ× ８ ０ ０ ｍ ｍ，试 验 Biblioteka ２ ０ １ ３年第 ２期 煤
炭
工
程
基 于 连 采 施 工 工 艺 巷 道 掘 进 空 顶 距 研 究
惠兴 田 ，刘 伟 ，郭风 景 ，胡 宝岭 ，刘 平
（ １ ．西安科技大学 建筑与土木工程学 院，陕西 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ； ２ ．陕西建新煤化有限责任公司 ，陕西 黄陵 ７ ２ ７ ３ ０ ０ ； ３ ．国电建投 内蒙古 能源有 限公司 ，内蒙古 鄂 尔多斯 ０ １ ７ ０ ０ ０ ）
摘
要 ：以锚 索技 术 为依 托提 出 了一 种 巷 道掘 进 空顶 距研 究 方 法— —锚 索 防护 空 顶监 测技
术 ，其 原理是 利 用深部锚 索的 大面积 空顶作 用 ，在锚 索托 盘 与锁 具 间安设 一 个低 荷 载 阻力原 件 ， 这 样 能保 证巷 道顶 板在 短 时间 、小 范围 内基 本 处 于 自由状 态 ，在 此期 间观 察顸板 表 面 变形及 内部
炭
工
程
２ ０ １ ３年第 ２期
个试验段 巷道 顶板表 面变形三维 曲面及巷 道顶板离层 曲线 。 ５ ｍ试验段巷道顶板 变形 曲面如 图 ４所示 ，５ ｍ试验 段巷 道
顶 板 离 层 曲 线 如 图 ５所 示 。
根据 以 上 原 理 ，试 验 段 顶 板 全 部 采 用 Ｏ１ ７ ． ８ ｍ ｍ×
１ ． １ 试 验 原 理 在巷道开挖后 只对其进行防护措施而不对其进行任何主
动 支护 ，监 测 这种 顶 板 处 于 自由悬 空 情 况 下 巷 道顶 板 自 由变
在我 国神 东矿 区 ，由于 煤层赋 存条件 好 ，巷道 掘进 受 矿压 、瓦斯影 响极小 ，使用 连续 采煤机 进行 煤巷 掘进获 得 了成功 。２ ０ ０ ３年神东公 司上 湾矿连 采一 队使 用单 机三巷 掘 进 ，完成 月进 尺 ４ ６ ５ ６ ｍ，创 全 国纪 录 Ｉ ２ Ｊ 。然 而 ，巷 道 掘
抗压强度与 即将来 的矿压 相 比显 得微 不足道 ，因此可 以忽
尺即空顶 距 ，可减 少连 采机 、锚杆 机转 移的 次数 ，从而 减
少该 环节 占用 的时 间 ，是实 现煤 巷快 速 掘进 的重 要 途径 。
略塑料套管 的承压 作用 ，此时锚 索 就相 当于是悬 空 状 态。
这样 ，顶板就有一段 自由垮落的距 离 即塑料 限位套 的长度 ， 当限位套被压扁 时锚索 开始承 载使顶 板不致 垮落 。试 验段 比较长 时，还可 以在试验段架棚 ，防止顶板的突然垮 落。
段顶板支护设计 图如图 ２所 示 ，试验段 顶板 支护横 断面 图
进速度不仅取决 于掘进 设备 的现代 化程 度 ，而且 与各生 产 工序 紧密相连 。连 采施 工工 艺必 须为 双巷 掘进 ，需 要
形。监测顶板的下沉量和顶板 内部 的变形量 ，对测得 的数据 进行分析 ，判断巷道顶板稳定性 ，得 出合适的空顶距。 为 了保证巷道顶 板能 自由下沉 而又不 至于 垮落 ，需要 对试验段的支护进行 防护 处理 。其原 理是 按照设 计好 的间
１ 空顶 距现场 试验
以往 的空顶距研 究多 以理论 为主 ，也 有部分 采用 现场 监测试验方法 。试 验监 测方法 都是在 短期 内空顶 监测 ，由
于保护措施复杂而 不能 有效 的获得数 据 。为 了高效 准确 获
得试验数据 ，文中提 出 了一 种 以锚 索技 术为依 托的实 时空
顶试 验 方 法 。
图 １ 试验段锚索结构
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２—０ ５—１ ７
作者简介 ：惠兴 田（ １ ９ ５ ８ 一 ） ，男 ，陕西渭南人 ， 教 授 ，１ ９ ８ ２ 年毕业于西安矿业学 院矿建专业 ，主要 从事锚杆 支护及无
煤 柱开采方 面的研究 。
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煤
１ ． ２ 试 验 设 计