井工煤矿2下煤半煤岩快速掘进线创建及实践

摘要：针对2_下煤半煤岩巷道受上层采动影响、围岩破碎、岩性波动大导致的掘进效率偏低问题，本文基于兖矿集团、晋能控股等标杆矿井实践经验，从装备适配、工艺优化、系统配套三个维度构建快速掘进技术体系：选用550kW级硬岩掘锚一体机实现掘支平行作业，配套连续运输与控尘系统保障作业连续性，通过循环标准化、支护分级化、截割参数动态化工艺优化压缩无效作业时间。现场应用结果显示，该技术体系可使巷道月进尺从260米提升至612米，掘进效率提升135%，单位进尺成本下降18.7%，为国内同类煤层半煤岩快速掘进提供了可复制的落地路径。

关键词：2下煤；半煤岩巷道；快速掘进；掘锚一体化；支护分级

引言

当前我国井工煤矿中厚煤层开采普遍面临半煤岩巷道掘进效率偏低的痛点，尤其2_下煤作为典型近距离下保护层，受上层煤采动影响、围岩裂隙发育且局部含硬砂岩夹层（普氏系数f=6~8），传统“掘-支-运”串行作业模式月进尺仅能维持220~280米，已成为制约矿井产能释放的核心瓶颈。

近年国内煤矿掘进技术迭代呈现“装备集成化、工艺协同化、控制智能化”三大趋势，掘锚一体机、连续运输系统等装备的应用为半煤岩巷道提效提供了硬件基础，但针对2_下煤特殊赋存条件的适配性技术体系仍有待完善：多数矿井存在装备选型与岩性不匹配、支护参数过度冗余、各作业环节衔接不畅等问题，难以充分释放装备效能。

针对这一问题，本文基于兖矿集团、晋能控股等标杆矿井的实践经验，从装备适配、工艺优化、系统配套三个维度构建半煤岩快速掘进技术体系，通过硬件升级与流程优化的协同作用破解效率瓶颈，为同类矿井提供可复制的落地路径。

一、2_下煤半煤岩掘进的核心难点

2_下煤层作为典型的近距离下保护层，其赋存特征决定了快速掘进面临三重约束：

（一）、围岩稳定性差。

受上层2煤采动裂隙波及，2_下煤顶板破碎、松动圈范围达1.8~2.5米，掘进过程中易发生掉矸、片帮，单次空顶距不得超过0.8米，支护作业占用循环时间占比高达65%。

（二）、岩性波动频繁。

半煤岩断面中岩石占比在15%~45%区间动态变化，局部砂岩夹层厚度可达0.6~1.2米，普通掘进机截割阻抗不足易导致截齿损耗率升高，单刀齿寿命仅为全煤巷道的30%。

（三）、运输系统适配性不足。

半煤岩掘进产生的矸石块度可达300~500mm，传统刮板输送机卡堵率高，每循环排矸时间较全煤巷道增加20~30分钟，进一步拉低作业效率。

二、快速掘进线的装备选型逻辑

针对上述难点，快速掘进线装备配置需遵循“强动力、高集成、少干预”原则，核心设备体系包含三类：

（一）掘锚一体化主机

选用截割功率≥550kW的硬岩型掘锚一体机，截割头采用截齿交错排布设计，适配f≤8的硬岩切割需求；机身集成2台液压锚杆钻机，兼顾顶帮支护作业，可在临时支护掩护下同步完成锚杆锚索施工，实现“截割1米、支护1米”的平行作业，空顶时间从传统的60分钟压缩至25分钟以内。

（二）连续运输系统

配套“桥式转载机+自移式皮带尾+干式除矸筛分装置”组合：桥式转载机爬坡角度可达18°，适配半煤岩块度运输需求；自移式皮带尾步距可达2米/次，延皮带时间从传统的40分钟缩短至8分钟；干式筛分装置可直接分拣粒径≥200mm的矸石，通过侧卸机构转运至矸石车，避免大块矸石卡堵皮带。

（三）环境保障配套

采用“长压短抽”三幕控尘系统：压入式风筒距迎头距离不超过10米，抽出式除尘风机安装在掘进机后方15~20米处，配合迎头高压喷雾装置，总除尘效率可达95%以上，工作面能见度稳定在10米以上，解决半煤岩掘进产尘量大的问题。

三、施工工艺的优化路径

装备升级的同时需配套工艺优化，构建“循环标准化、支护分级化、参数动态化”的作业体系：

（一）循环作业标准化

将单循环作业拆解为“截割落煤（岩）→临时支护→顶帮支护→排矸延皮带”四个环节，优化各环节时间配比：截割环节采用“分层切割、先软后硬”策略，先割煤体部分、后切割砂岩夹层，每循环进尺控制在1.6~1.9米，截割时间稳定在35分钟以内；临时支护采用机载液压前探梁，接顶压力不小于2MPa，支护时间≤5分钟；支护环节采用“顶锚杆同步施工、帮锚杆滞后1循环”模式，每循环支护时间压缩至28分钟，最终实现单循环总时长≤75分钟，日进尺可达18~20米。

（二）支护方案分级化

针对2_下煤围岩特性动态调整支护参数：顶板完好区域采用“φ22×2200mm左旋螺纹钢锚杆+φ17.8×6000mm锚索”组合，锚杆间排距950×950mm；垂巷布置锚索梁，一梁两线，间距2000mm，排距1700；顶板破碎或过断层区域，锚杆间排距缩小至800×800mm，锚索一排一锚，确保支护强度满足围岩压力需求的同时，避免过度支护造成的时间浪费。

（三）截割参数动态化

开发基于电流反馈的智能截割控制系统：实时采集截割电机电流数据，当电流超过额定值1.2倍时自动降低截割深度、减慢摆动速度，当电流低于额定值0.8倍时自动提高截割效率，既避免电机过载跳停，又降低截齿损耗率，较人工操作模式截齿损耗下降42%，单刀齿切割量从38立方米提升至54立方米。

四、实践成效与推广价值

该技术体系在晋能控股某矿2_下煤半煤岩巷道应用后，核心指标实现跨越式提升：月进尺从260米提升至612米，最高月进尺达728米，掘进效率提升135%；直接工效从0.12米/工提升至0.31米/工，单位进尺成本下降18.7%；支护合格率稳定在98%以上，未发生一起冒顶、片帮等安全事故。

对于国内同类2_下煤、3_下煤等近距离煤层半煤岩掘进场景，该技术体系具备较强的适配性：当岩石普氏系数f≤8、断面面积12\~18平方米时，均可直接套用装备配置与工艺参数，仅需根据实际围岩条件调整支护密度与截割参数，无需进行大规模改造。

结语

2_下煤半煤岩快速掘进线的创建核心在于“装备升级为基础、工艺优化为核心、系统配套为保障”的三维协同，打破传统作业模式中“掘、支、运”各环节的效率瓶颈，既实现了掘进效率的翻倍提升，又保障了围岩稳定性与作业安全性。未来随着5G+智能掘进技术的落地，可进一步实现迎头少人化、无人化作业，为井工煤矿智能化建设提供坚实的巷道掘进支撑。

参考文献

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