恒源煤礦下山快速掘進(jìn)施工技術(shù)應(yīng)用

摘要：皖北煤電集團(tuán)恒源煤礦Ⅱ61下軌道下山巷道所處地質(zhì)情況較為復(fù)雜，極大地制約了恒源煤礦的生產(chǎn)接替。通過對(duì)恒源煤礦原始地質(zhì)資料和揭露圍巖情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查和科學(xué)分析，為實(shí)現(xiàn)下山大斷面快速掘進(jìn)，結(jié)合我礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)設(shè)備配置、運(yùn)輸方式、施工組織管理水平以及爆破工藝等四方面措施，縮短了鑿巖時(shí)間，從而可有效縮短施工工序的循環(huán)時(shí)間，通過改進(jìn)工程施工中的爆破參數(shù)、機(jī)械配置、運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)了最佳爆破效果，提高了掘進(jìn)速度，保證了我礦大斷面下山掘進(jìn)的安全、高效、快速施工。

關(guān)鍵詞：下山掘進(jìn) 施工工藝 爆破工藝 機(jī)械配置 運(yùn)輸方式 快速掘進(jìn) 梭車

近些年，我公司的采礦業(yè)發(fā)展非常迅速，為滿足我礦采區(qū)接續(xù)的需求，掘進(jìn)隊(duì)伍應(yīng)適當(dāng)加快掘進(jìn)速度。我礦在近些年煤炭開采的速度及強(qiáng)度都有了很大的提高；但在掘進(jìn)技術(shù)方面的研究卻相對(duì)落后。諸多因素都會(huì)導(dǎo)致這種不平衡問題的產(chǎn)生，其中，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)、掘進(jìn)設(shè)備相對(duì)落后、適應(yīng)能力差等是主要因素。我礦生產(chǎn)的先決條件就是擁有安全、快速和高效地掘進(jìn)巷道。目前，我礦在發(fā)展下山掘進(jìn)技術(shù)方面停滯不前，并逐漸成為制約我礦可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸，所以，我礦的技術(shù)人員將其納入重要課題來研究。筆者經(jīng)過對(duì)恒源煤礦的深入調(diào)研，就我礦Ⅱ61下軌道下山掘進(jìn)的施工組織、設(shè)備和工藝等情況，制訂了改進(jìn)恒源煤礦下山掘進(jìn)技術(shù)的方法和措施，以滿足下山巖巷快速掘進(jìn)施工的需求。

1 概況

1.1 巷道基本技術(shù)特征

Ⅱ61下軌道下山總工程量1400m，傾角10°，直墻半圓拱斷面，巷道凈寬4000mm，凈高3200mm，凈斷面積11.08m2，掘進(jìn)斷面積12.38m2。錨梁網(wǎng)噴配合錨索進(jìn)行支護(hù)，噴厚為50～90mm，Φ20mm，L=2.0m左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿。錨桿間排距為800mm×800mm，錨索采用Φ15.24mm，L=6.0m的鋼絞線，錨索間排距為2000mm×2000mm。金屬網(wǎng)選用鐵絲網(wǎng)：長(zhǎng)×寬=1100

mm×9000mm，金屬梁由Φ12的鋼筋焊接而成，規(guī)格：2400mm×80mm，錨固劑選用K2350、Z2350各一卷。

1.2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前，光面爆破錨噴法被用于我礦巖巷施工，但很多因素都會(huì)制約其施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和施工水平的發(fā)揮，其中施工組織管理水平、運(yùn)輸形式、爆破參數(shù)以及設(shè)施的配備是主要因素，這四個(gè)方面相互制約，但也存在著必然的聯(lián)系。

Ⅱ61下軌道下山施工存在問題：①我礦Ⅱ61下軌道下山10°下山掘進(jìn)，該巷道所處地質(zhì)情況較為復(fù)雜，掘進(jìn)施工中迎頭頂板淋水大，底板出水，巷道圍巖較差，為碳質(zhì)泥巖或泥巖，極易離層。巷道向下施工過程中，施工難度大，施工環(huán)境差，工人必須穿雨衣情況才能堅(jiān)持作業(yè)，給施工進(jìn)度及員工思想帶來很大的影響，導(dǎo)致我礦巷道掘進(jìn)工作面迎頭積水現(xiàn)象嚴(yán)重，影響迎頭打眼放炮工作。②施工技術(shù)及設(shè)備落后，我礦二水平北翼壓風(fēng)量不足導(dǎo)致迎頭采用兩部風(fēng)錘進(jìn)行施工，出貨采用普通的55Kw絞車進(jìn)行出貨，每次只能出一車矸石。③掘進(jìn)施工中巷道爆破效率不高，成形差，巷道不能全斷面一次性成巷，進(jìn)行二次排底。④掘進(jìn)作業(yè)不能進(jìn)行平行作業(yè)，導(dǎo)致施工效率低，月進(jìn)尺一般在60m左右，從而極大地制約了我礦的生產(chǎn)接替。

2 快速掘進(jìn)技術(shù)優(yōu)化

機(jī)械設(shè)備要保證現(xiàn)場(chǎng)操作安全，提高掘進(jìn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。根據(jù)我礦Ⅱ61下軌道下山巷道快速掘進(jìn)施工要求，需8h內(nèi)完成一個(gè)正規(guī)掘進(jìn)循環(huán)，我礦從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

2.1 優(yōu)化設(shè)備，提高機(jī)械化作業(yè)水平

①Ⅱ61下軌道下山掘進(jìn)施工中頂?shù)装宄鏊业V首次使用先進(jìn)的英格索蘭氣動(dòng)隔膜泵進(jìn)行排水，把迎頭的積水抽至后面的臨時(shí)水倉內(nèi)，再通過大功率排水泵把水倉內(nèi)的水排至大巷內(nèi)，有效的解決了我Ⅱ61下軌道下山迎頭積水現(xiàn)象；②使用激光指向儀對(duì)該巷道進(jìn)行中腰線控制，確保了巷道中腰線施工的準(zhǔn)確性。

2.2 優(yōu)化出矸系統(tǒng)

Ⅱ61下軌道下山掘進(jìn)施工中從迎頭到后運(yùn)，我礦首次實(shí)現(xiàn)了全部機(jī)械化的扒裝、運(yùn)輸。出矸方式采用：迎頭耙矸機(jī)→皮帶機(jī)→梭車→礦車→電機(jī)車運(yùn)輸，矸石通過迎頭耙矸機(jī)把矸石耙裝到80kw皮帶機(jī)內(nèi)，通過皮帶機(jī)將矸石輸送到梭車內(nèi)，再由梭車將矸石輸送到礦車中，再通過電機(jī)車運(yùn)輸。該運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單、快捷，車皮周轉(zhuǎn)快，出矸快，通過使用皮帶機(jī)運(yùn)輸矸石可以大大減少運(yùn)輸事故的發(fā)生，提高了排矸能力，梭車的使用，大大緩解了迎頭矸石積壓較多從而影響施工進(jìn)度問題。從而出矸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。

2.3 優(yōu)化施工組織管理

①強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理。管理人員應(yīng)該積極開展員工培訓(xùn)，規(guī)范員工作業(yè)流程，促進(jìn)作業(yè)流程的良性循環(huán)；推行定位和定崗工作制，任務(wù)到組，責(zé)任到人，明確提出在規(guī)定的時(shí)間里通過相應(yīng)的工具和設(shè)施，完成規(guī)定的任務(wù)。②加強(qiáng)出勤管理。人力資源在很大程度上會(huì)影響到快速掘進(jìn)施工的進(jìn)度，人員的出勤應(yīng)是快速掘進(jìn)施工首要考慮的因素，人員的作業(yè)效率決定著掘進(jìn)作業(yè)的效率，如果工作人員不到位，或多或少都會(huì)制約某些工序的施工進(jìn)度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致打亂工序進(jìn)度和內(nèi)容，不利于施工組織的良性循環(huán)。所以，一定要嚴(yán)格管理快速掘進(jìn)施工時(shí)人員的出勤情況。此外，抓出勤管理的同時(shí)，還應(yīng)注重勞動(dòng)生產(chǎn)效率的提升，積極開展培訓(xùn)活動(dòng)，不斷提升施工人員的技術(shù)水平和專業(yè)素質(zhì)，以促進(jìn)機(jī)械化的發(fā)展。

2.4 優(yōu)化爆破工藝

①在打眼環(huán)節(jié)，應(yīng)該盡量利用大斷面作業(yè)環(huán)境，將3～4部風(fēng)鉆設(shè)置在迎頭打眼，合理安排鑿巖機(jī)的位置，定人、定鉆、定眼位，把迎頭的炮眼分為四大塊，打眼工對(duì)眼位作固定，按照爆破后的效果判定所打炮眼的角度及深度，解決作業(yè)中產(chǎn)生的問題，便于對(duì)巷道成形情況進(jìn)行控制，使爆破效率得到提高。②爆破效果決定著巖巷掘進(jìn)進(jìn)尺，而相關(guān)爆破參數(shù)又影響著取得的爆破效果，如炮眼角度、眼深、裝藥形式和掏槽方式等。試驗(yàn)表明，巖巷掘進(jìn)作業(yè)中，適當(dāng)加深炮眼深度，運(yùn)用中深孔爆破技術(shù)，能使循環(huán)進(jìn)尺增加，增加一次爆破巖石量，縮短打眼裝巖等環(huán)節(jié)的輔助時(shí)間，最后使掘進(jìn)功效及速度都有所提高。如果采用氣腿式鑿巖機(jī)，就會(huì)限制炮眼深度，所以有必要先對(duì)打眼機(jī)具進(jìn)行改進(jìn)，使工人操作水平得到提升，這樣才可以考慮加深炮眼深度。加深炮眼后，全斷面爆破效果就和掏槽效果建立起了直接的聯(lián)系，若炮眼深2m～2.5m，最好采用直眼掏槽。為了在中深孔直眼掏槽中獲得良好的掏槽效果，提高炮眼利用率，應(yīng)該將空眼設(shè)置在裝藥眼周圍來增大自由面。另外，確定的裝填結(jié)構(gòu)、裝藥量、掏槽眼的幾何形狀和相鄰裝藥眼的眼距應(yīng)該合理可行。③巷道施工采用全斷面一次掘進(jìn)法，運(yùn)用中深孔爆破技術(shù)，增大循環(huán)進(jìn)尺，增加一次爆破巖石量，縮短打眼裝巖等環(huán)節(jié)的輔助時(shí)間，能使掘進(jìn)功效及速度有所提高。該方法和步驟②基本相同，同樣是采用氣腿式鑿巖機(jī)，先改進(jìn)打眼機(jī)具，提升工人操作水平，再適當(dāng)加深炮眼深度。若炮眼深2m，則采用直眼掏槽。對(duì)于中深孔直眼掏槽作業(yè)，為獲得更好的掏槽效果，提升炮眼利用率，須在裝藥眼附近布置空眼以增加自由面，還需要合理的確定相鄰裝藥眼的眼距、掏槽眼的幾何形狀、裝藥量和裝填結(jié)構(gòu)。④在直眼掏槽的基礎(chǔ)上，采用雙階楔型掏槽，中間眼比掏槽眼深200-300mm，裝1-2支藥卷，其余長(zhǎng)度采用水炮泥和黏土炮泥封堵，保證在掏槽眼先爆的基礎(chǔ)上，把掏槽的殘巖進(jìn)一步拋出，從而大大加深掏槽的有效深度，獲得較高的炮眼利用率、較大的掏槽表面積和槽腔體積。

3 結(jié)論

巖石巷道的掘進(jìn)屬一系統(tǒng)工程，要想達(dá)到安全高效快速掘進(jìn)的目的，應(yīng)該在當(dāng)前還未完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的條件下，以及現(xiàn)有的鉆爆法的基礎(chǔ)上，優(yōu)化爆破參數(shù)，改進(jìn)勞動(dòng)工藝和技術(shù)水平，合理規(guī)劃和組織，也能取得明顯的效果。