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掘進(jìn)巷道探放水施工設(shè)計(jì)及支護(hù)技術(shù)

文檔作者：王亮文檔來(lái)源：山西焦煤山煤國(guó)際韓家洼有限公		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年10月03日
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總第233期
2022年第9期
機(jī)械分析與設(shè)計(jì)
掘進(jìn)巷道探放水施工設(shè)計(jì)及支護(hù)技術(shù)
王亮
（山西焦煤山煤國(guó)際韓家洼有限公司，山西大同037100）
摘要：為了保證巷道安全快速掘進(jìn)，解決上覆采空區(qū)、含水層、裂隙水等水惠，韓家注煤礦決定對(duì)22401運(yùn)輸順槽
掘進(jìn)期間進(jìn)行合理有效的超前鉆探施工設(shè)計(jì)，同時(shí)為了保證探放水施工安全，對(duì)探放水施工期問(wèn)鉆場(chǎng)采取聯(lián)合支
護(hù)技術(shù)。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，22401運(yùn)輸順槽采取探放水施工設(shè)計(jì)后，巷道在后期掘進(jìn)過(guò)程中未出現(xiàn)頂板及兩
幫淋水現(xiàn)象，取得顯著應(yīng)用成效。
關(guān)鍵詞：掘進(jìn)巷道探放水施工支護(hù)技術(shù)
中圖分類號(hào)：TD745
引言
探放水施工是保證煤礦井下采掘施工期間杜絕
水害隱患的重要保障，巷道在掘進(jìn)過(guò)程中由于受鄰近
采空區(qū)以及上覆采空區(qū)、老窯水等影響，巷道圍巖出
現(xiàn)滲水現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著巷道安全快速掘進(jìn)。巷道掘
進(jìn)前期通過(guò)探放水施工消除水害隱患，但是在實(shí)際巷
道掘進(jìn)過(guò)程中，由于探放水施工設(shè)計(jì)不合理以及安全
技術(shù)措施不到位，探放水施工期間經(jīng)常出現(xiàn)透水事
故，或者巷道探放水施工后巷道掘進(jìn)期間仍受圍巖淋
水影響，嚴(yán)重制約著巷道安全快速掘進(jìn)。本文以韓家
洼煤礦22401運(yùn)輸順槽掘進(jìn)為例，對(duì)巷道掘進(jìn)期間提
出了合理有效的探放施工設(shè)計(jì)以及安全技術(shù)措施，力
求保證巷道安全掘進(jìn)，消除水害隱患。
122401運(yùn)輸順槽概況
山西焦煤山煤國(guó)際韓家洼有限公司22401運(yùn)輸
順槽位于井田三水平西盤(pán)區(qū)，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為840
m，掘進(jìn)煤層為22號(hào)煤層，煤層平均厚度為12.98m，
平均傾角為5°，煤層老頂以灰白色中粒砂巖為主，
中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，其成分以長(zhǎng)石、石
英為主，含煤屑，局部含少量礫石，粒徑大小為2~5
mm，成分以燧石為主，呈次棱角狀，巖芯局部破碎。底
板以砂質(zhì)泥巖，灰黑色泥質(zhì)結(jié)構(gòu)塊狀構(gòu)造，夾細(xì)砂巖
條帶，下部砂粒逐漸增多，巖芯局部破碎[1-2]。
根據(jù)兼并重組前原毛官屯煤礦資料顯示，當(dāng)巷道
施工到32m處，距南幫9.8m有兼并重組前原毛官
屯煤礦遺留下來(lái)的舊巷。施工到246.3m處，距北幫
2.6m處有兼并重組前原毛官屯煤礦遺留下來(lái)的
2202運(yùn)輸順槽。施工到600m和661m處，遇到兼并
重組前原毛官屯煤礦遺留下來(lái)的兩條南北空巷，巷道
寬約4m。
22401運(yùn)輸順槽采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，截至
目前巷道已掘進(jìn)140m，巷道掘進(jìn)前期在過(guò)原毛官屯
煤礦遺留下來(lái)的舊巷時(shí)巷幫及頂板出現(xiàn)局部淋水現(xiàn)
收稿日期：2022-02-04
作者簡(jiǎn)介：王亮（1993一），男，本科，畢業(yè)于山東科技大學(xué)工程測(cè)量專業(yè)，助理工程師，從事煤礦防治水技術(shù)管理工作。
機(jī)械管理開(kāi)發(fā)
Mechanical Management and Development
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
象，截止2020年4月17日淋水停止，共計(jì)淋水量為
87m，為了保證巷道后期掘進(jìn)安全，防止透水事故，
決定對(duì)巷道采取合理有效的探放水施工設(shè)計(jì)。
2探放水施工設(shè)計(jì)
2.1鉆孔布置參數(shù)
由于22401運(yùn)輸順槽上覆無(wú)采空區(qū)以及積水區(qū)，
所以無(wú)需對(duì)上覆進(jìn)行施工探放水鉆孔，巷道掘進(jìn)期間
主要技術(shù)區(qū)集中在巷道迎頭前方兩側(cè)采空區(qū)內(nèi)，所以
對(duì)工作面迎頭布置探水鉆孔即可。
1)22401運(yùn)輸順槽每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)共計(jì)布置5個(gè)探
水鉆孔，鉆孔編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)，鉆孔
開(kāi)口位置布置在距頂板2.0m處，鉆孔布置間距為
1.0m，且布置在同一條直線上。
2)所有鉆孔深度為100m，鉆孔仰俯角為0°其
中1號(hào)鉆孔水平角為30°，2號(hào)鉆孔水平角為15°，
3號(hào)鉆孔為中部鉆孔，水平角為0°，4號(hào)、5號(hào)鉆孔與
1號(hào)、2號(hào)鉆孔對(duì)稱布置[3-4]。
2.2鉆孔封孔工藝
傳統(tǒng)鉆孔采用通徑封孔工藝，該封孔工藝鉆孔擴(kuò)
孔簡(jiǎn)單，但是封孔時(shí)鉆孔由于無(wú)孔徑差，封孔效果差，
所以決定對(duì)22401運(yùn)輸順槽鉆孔采用變徑法進(jìn)行封
孔，如圖1所示。
1)采用ZQJC-720/11型氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)以及直
徑為63mm、長(zhǎng)度為1.5m鉆桿配套直徑為75mm鉆
頭進(jìn)行導(dǎo)向鉆孔施工，導(dǎo)向鉆孔施工長(zhǎng)度為11m后
停止鉆進(jìn)，更換擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔施工。
d75mm至終孔
d127mm閘板閥水泥砂漿孔口管
圖1探水鉆孔變徑法封孔平面示意圖
Total 233
No.9,2022
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2022.09.031
文章編號(hào)：1003-773X(2022)09-0073-02
導(dǎo)向鉆孔S
機(jī)械管理開(kāi)發(fā)
·74· jxglkbjb@126.com
2)變徑擴(kuò)孔時(shí)先擴(kuò)外孔，后擴(kuò)內(nèi)孔，外孔采用直
徑為150mm合金鋼鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔后擴(kuò)孔段直
徑為153mm，擴(kuò)孔深度為5.0m；外孔擴(kuò)孔到位后更
換直徑為130mm鉆頭進(jìn)行內(nèi)孔擴(kuò)孔施工，擴(kuò)孔后鉆
孔直徑為133mm，擴(kuò)孔深度為5.0m，內(nèi)外孔交接處
采用變徑銜接[5]。
3）鉆孔變徑擴(kuò)孔到位后，對(duì)鉆孔內(nèi)安裝直徑為
127mm孔口管，每節(jié)孔口管長(zhǎng)度為3.0m，共計(jì)4根，
相鄰兩節(jié)孔口管采用連接套進(jìn)行固定。
4)待孔口管安裝后，對(duì)孔口管與孔壁之間錨人一
根直徑為20mm注漿軟管，注漿軟管與泥漿泵連接，
注漿液采用水泥與水玻璃以1：1比例的混合漿液，
注漿壓力為1.5MPa，注漿前在孔口往里0.5m范圍
內(nèi)采用膨脹水泥進(jìn)行封堵，防止注漿液滲出，注漿時(shí)
間不得低于10min，注漿完成后對(duì)鉆孔高壓注水試
驗(yàn)，注水壓力為3.0MPa，注水期間無(wú)鉆孔竄動(dòng)以及煤
壁滲水時(shí)視為封孔合格。
3探放水鉆場(chǎng)支護(hù)技術(shù)
22401運(yùn)輸順槽掘進(jìn)煤層為22號(hào)層，煤層整體
穩(wěn)定性差，在進(jìn)行探放水施工時(shí)，很容易造成受水壓
影響，出現(xiàn)煤壁破碎、片幫現(xiàn)象，導(dǎo)致透水、頂板等事
故發(fā)生，所以決定對(duì)鉆場(chǎng)采取“施工井字形鋼帶+支
設(shè)T型鋼棚"聯(lián)合支護(hù)措施。
3.1施工井字形鋼帶
由于鉆場(chǎng)煤壁破碎嚴(yán)重，在施工鉆孔時(shí)很容易出
現(xiàn)片幫現(xiàn)象，所以決定對(duì)鉆場(chǎng)施工“井字形"鋼帶。
1)22401運(yùn)輸順槽巷道寬度為4.5m、高度為3.5m，
在鉆孔施工前，對(duì)鉆孔區(qū)域施工兩排JW型鋼帶以及
3排縱向鋼帶，橫向鋼帶長(zhǎng)度為3.0m、寬度為0.32m，
鋼帶上焊制3個(gè)支護(hù)孔，孔間距為1.3m，橫向鋼帶共
計(jì)2根，縱向鋼帶共計(jì)3根，縱向鋼帶長(zhǎng)度為2.0m、
寬度為0.32m，縱向鋼帶上焊制2個(gè)支護(hù)孔，孔間距
為1.5m。
2)鉆場(chǎng)煤壁縱橫向鋼帶交錯(cuò)布置，整體呈“井”字
形布置，如圖2所示，第一根JW型鋼帶布置在距頂板
1.2m處，第二根與第一根布置間距為1.5m，縱向鋼帶
布置間距為1.3m，縱向鋼帶與橫向鋼帶垂直布置。
3）縱向及橫向鋼帶之間采用玻璃鋼錨桿固定，
縱向JW鋼帶橫向JW鋼帶
3.00
000
玻璃鋼錨桿22401運(yùn)輸順槽
4.500
圖222401運(yùn)輸順槽鉆場(chǎng)支護(hù)示意圖（單位：mm）
第37卷
每排布置3根玻璃鋼錨桿，玻璃鋼錨桿長(zhǎng)度為2.0m、
直徑為25mm，錨桿采用端頭錨固方式，每根錨桿采
用一根長(zhǎng)度為0.35m樹(shù)脂錨固劑錨固，錨桿外露端
采用一塊玻璃鋼圓托盤(pán)預(yù)緊[6]。
3.2安裝T型鋼棚
由于受鉆孔施工擾動(dòng)影響以及放水時(shí)水壓影響，
很容易造成鉆場(chǎng)頂板破碎、冒漏現(xiàn)象，所以決定對(duì)鉆
場(chǎng)施工一排T型鋼帶進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，如圖3所示。
固定錨桿
底座
圖3T型鋼棚結(jié)構(gòu)示意圖
1)22401運(yùn)輸順槽鉆場(chǎng)安裝的T型鋼棚主要由
頂梁、棚腿以及底座等部分組成，其中頂梁長(zhǎng)度為0.5
m，采用寬度為0.12m槽鋼安裝而成，在頂梁中部焊
接一塊長(zhǎng)度為0.2m鋼板，鋼板上焊制兩個(gè)直徑為25
mm圓孔，孔間距為0.1m，頂梁兩側(cè)各焊制一個(gè)直徑
為30mm錨桿支護(hù)孔。
2)棚腿采用長(zhǎng)度為3.5m、寬度為0.11m工字鋼
梁焊制而成，在棚腿頂?shù)锥烁骱附右粋€(gè)長(zhǎng)度為0.2m
鋼板，與頂梁上鋼板尺寸相同，且在鋼板上焊制兩個(gè)
圓孔；底座采用長(zhǎng)度及寬度為0.3m的拱形墊片。
3）首先安裝頂梁，頂梁與頂板采用兩根長(zhǎng)度為
0.5m、直徑為22mm錨桿進(jìn)行固定，頂梁固定后采用
卡纜將棚腿與頂板進(jìn)行固定，最后安裝底座，T型鋼
棚安裝間距為1.5m。
4結(jié)語(yǔ)
截止2020年8月21日22401運(yùn)輸順槽已掘進(jìn)
到位，巷道掘進(jìn)期間共計(jì)施工7個(gè)探水鉆場(chǎng)（鉆場(chǎng)編
號(hào)為1號(hào)、2號(hào)，，7號(hào)），共計(jì)35個(gè)探水鉆孔，鉆孔
總深度為3500m，其中1號(hào)鉆場(chǎng)有3個(gè)鉆孔為濕孔，
2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、7號(hào)鉆場(chǎng)內(nèi)所有鉆孔為干孔，5號(hào)鉆
場(chǎng)內(nèi)有1個(gè)為濕孔，6號(hào)鉆場(chǎng)內(nèi)有4個(gè)鉆孔為濕孔，
共計(jì)放水量為1487m。探放水施工完后，巷道在后
期掘進(jìn)過(guò)程中，未出現(xiàn)頂板及兩幫淋水現(xiàn)象，保證了
巷道后期安全快速掘進(jìn)，取得了顯著應(yīng)用成效。
參考文獻(xiàn)
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化工,2021(S1):44-45;58. （下轉(zhuǎn)第77頁(yè)）
頂染卡纜
棚腿
2022年第9期
300
2
圖4粗糙度等級(jí)對(duì)行走輪疲勞壽命的影響
后，行走輪疲勞壽命明顯降低。由此可見(jiàn)，齒面粗糙度
過(guò)低對(duì)行走輪疲勞壽命影響是巨大的。
由于采煤機(jī)在開(kāi)式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下，無(wú)法強(qiáng)制
潤(rùn)滑，因此在行走輪制造過(guò)程中，結(jié)合行走輪工件材
料，需增加表面硬化工序，如淬火和氮化等。
5結(jié)論
利用ANSYS-Ncode軟件，通過(guò)計(jì)算建立采煤機(jī)
行走輪載荷譜、S-N曲線，對(duì)行走輪進(jìn)行了疲勞壽命
分析，提出了防止行走輪疲勞破壞相應(yīng)的解決措施。
得出如下結(jié)論：
1)通過(guò)有限元分析，行走輪在工作過(guò)程中，受到
法向應(yīng)力和阻尼應(yīng)力等交變載荷作用的影響，齒根處
是發(fā)生疲勞斷裂的主要部位。
2)通過(guò)對(duì)不同工況下，采煤機(jī)行走輪的疲勞壽命
分析。結(jié)果表明，采煤機(jī)在大傾角作業(yè)時(shí)，行走輪的更
換周期應(yīng)降至原來(lái)的25%。當(dāng)采煤機(jī)牽引部出現(xiàn)故障
Fatigue Life Analysis of the Walking Wheels of WG-2x125/571-WD Coal Mining Machine
Fang Jinjin', Li Shugang, Hao Huibin', Hao Xiaogang, Zhang Xiaofeng
(1.Shanxi Lu'an Chemical Group Pu County Heilong Coal Co.,Ltd., Linfen Shanxi 041204; 2 Shanxi Lu'an
Chemical Group Yuwu Coal Company, Changzhi Shanxi 046100)
Abstract: Taking WG-2 × 125/571-WD thin coal seam roller coal miner as the research object, ANSYS-nCode simulation software was
used to analyse the factors affecting the fatigue life of the walking wheel in the traction section of the coal miner. The walking wheel
replacement and quality inspection cycles under dfferent working conditions and roughness are established, and the solution measures to
prevent walking wheel faigue damage are targeted to effectively improve coal mining production eficiency.
Key words: WG-2 × 125/571-WD; walking wheel; fatigue life; ANSYS-nCode
（上接第74頁(yè)）
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310-311.
Construction Design and Support Technology for Water Exploration and Release in Roadway
(Shanxi Coking Coal Shanmei International Hanjiawa Company Limited, Datong Shanxi 037100)
Abstract: In order to ensure the safe and rapid excavation of the roadway and to solve the water hazards such as overlying mining area,
aquifer and fissure water, Hanjiawa coal mine decided to propose a reasonable and efective over-drilling construction design during the
excavation of 22401 transport chute, and at the same time, to ensure the safety of water exploration and discharge construction, the joint
support technology was adopted for the drlling field during water exploration and discharge construction. Through the practical application
of the effect, 22401 transport chute to take the water exploration construction design, the roadway in the later digging process did not
appear in the roof and the two gang drenching phenomenon, achieved significant application results.
Key words: roadway excavation; water detection and release construction; support technology
方晉晉，等：WC-2×125/571-WD型采煤機(jī)行走輪疲勞壽命分析
后，需同時(shí)更換行走輪。
3)通過(guò)對(duì)不同粗糙度下，采煤機(jī)行走輪的疲勞壽
命分析。結(jié)果表明，當(dāng)行走輪粗糙度Ra低于1.6μm
后，行走輪疲勞壽命會(huì)降低40%甚至更多。需通過(guò)淬
3 火等方式，提高齒面硬度，以降低行走輪工作狀態(tài)時(shí) 4
粗糙度等級(jí)
·77·
5 6
Excavation
Wang Liang
磨損。
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（編輯：王慧芳）
參考文獻(xiàn)

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