大斷面超長斜井綜合機械化快速施工技術研究

李艮橋 薛華俊 薛俊龍

(1.中煤第一建設有限公司工程技術部，河北邯鄲 056002;2.中國礦業大學(北京)力學與建筑工程學院，北京 100083)

0 引言

煤礦井巷是煤礦人員出入和煤炭資源運輸的重要通道，所以使井巷工程快速掘進成為煤礦高效生產的關鍵技術。隨著煤礦井巷斷面和長度的不斷增大，人工掘巷的速度已經遠遠不能滿足現代化大型煤礦生產建設的需求，運用綜合機械化配套設施進行井巷掘進已經勢在必行。井巷工程的綜合機械化施工，不僅能實現井巷快速掘進，而且能減輕工人勞動強度，實現礦井長治久安［1-5］。

1 工程及地質概況

禾草溝煤礦副斜井井筒基巖段長1533.7 m，傾角6°，垂深186.7 m，井筒凈寬5.5 m，凈高4.35 m，凈斷面積20.7 m2，屬于大斷面超長斜井。主要穿過地層為:第四系、上更新統馬蘭組、第四系中更新統離石組、新近系靜樂組、中侏羅統直羅組、中侏羅統延安組、下侏羅統富縣組、上三疊統瓦窯堡組、上三疊統永坪組，地層地質構造復雜。

2 綜合機械化施工工藝

2.1 綜合機械化配套設備

根據禾草溝煤礦副斜井井筒工程特征和地質條件，考慮所采用的施工方法，選用的主要綜合機械化配套設施有:EBZ318H型綜掘機1臺、DSJ80/2×90型皮帶運輸機1套、YT-28型鑿巖機3臺、MQT-130型氣動錨桿機2臺、ZQS-50型氣動手持式錨桿機2臺、PZ-5B型噴漿機2臺、HBMD25/7.5-37S型混凝土輸送泵1臺、JS750型攪拌站1套、WC3.0型無軌膠輪車4臺、GA110-8.5型壓風機2臺、FQW25-70型氣動排水泵4臺、YBJ-600G型激光指向儀1臺等。

2.2 掘進工藝

禾草溝煤礦副斜井井筒采用由三一重裝生產的大功率EBZ318H型掘進機，其主要技術指標如表1所示。

表1 EBZ318H型掘進機主要技術指標及參數

掘進機切割落巖程序:首先在工作面進行掏槽，掏槽位置一般在工作面的中下部，掘進機逐步向前移動，切割頭切入工作面(巖石)一定深度;然后停止機器移動，使鏟板緊貼工作面底板作為前支點，機尾的后支撐也同樣貼緊底板，作為后支點，以提高機器在切割過程中的穩定性;最后再擺動懸臂，切割頭切落出整個巷道的巖石。掘進機每次截深距離為1.6 m。切割順序如圖1所示。

圖1 綜掘機切割巖石順序示意圖

2.3 出矸

在掘進機后面安裝DSJ 80/2×90型膠帶輸送機，掘進機的二運在皮帶機尾上鋪設有軌道，掘進機在工作時矸石通過二運運至膠帶輸送機，然后通過輸送機運至副斜井井口。

2.4 支護

掘進機每掘夠一個循環長度后，首先進行敲幫問頂安全檢查，再根據井筒圍巖的穩定性，進行支護。斜井井筒頂部錨桿(錨索)施工采用 MQT-130型錨桿機、φ19 mm中空六角鋼釬桿、φ32 mm合金剛鉆頭鉆錨桿(索)眼;幫部錨桿使用YT-28型鑿巖機，φ22 mm中空六角鋼鉆桿，φ32 mm“一”字形合金鋼鉆頭鉆眼。錨桿眼深2400 mm(錨索眼深7900 mm)，間排距800 mm×800 mm(錨索間排距1600 mm×2400 mm)。眼深滿足要求時，鋪設金屬網，然后安裝錨桿，并采用PZ-5B型噴漿機噴混凝土，噴混凝土強度等級為C20，噴厚120 mm;巷道砌碹混凝土強度等級為C30，鋪底混凝土強度等級為C20。

2.5 輔助系統

2.5.1 壓風系統

根據井筒掘進各設備的耗風量，確定在地面布置2臺GA110-8.5型空壓機壓風，總供風能力為40 m3/min。

2.5.2 排水系統

工作面采用風泵排水至井筒內臨時水倉，水倉至地面采用MD46-50×4型臥泵將水排至地面。井筒敷設φ108×4 mm排水管一趟，排水管路吊掛在巷道一側。

2.5.3 供水系統

為滿足錨桿(索)施工、噴漿和綜掘機掘進噴霧用水，在井筒敷設一趟φ57×3.5 mm的供水管，地面設置加壓水泵向工作面供水，以保證各機具的正常用水。

2.5.4 通風系統

為了保證工作面的風量充足，通風布置方式采用“長壓、短抽”混合方式。副斜井井筒長度在1000 m以內時，主導通風機(壓入式)選擇2臺 FBDNO7.1/2×45型對旋風機，選用一套φ1000 mm PVC阻燃風筒，風筒采用錨桿鉛絲懸掛，風機安設在井口20 m以外的安全地點;在掘進機后方安設濕式除塵器，除塵器配套風機采用抽出式，濕式除塵器配套FBDCNO6.3/2×15 kW局扇配φ600 mm負壓風筒，進風口距工作面迎頭2 m～5 m，出風口距工作面25 m～35 m。

2.5.5 綜合防塵系統

在地面修建水池，井筒內敷設供水管路(兼作防塵管)，管路上每50 m設置灑水三通，安設灑水或噴霧設施。并派專人定期沖洗巷道，保持巷道無積塵。對井下掘進工作面、回風流、卸載點進行噴霧灑水，凈化風流。

3 勞動組織和設備管理

井筒掘進采用“四八交叉制”掘噴平行循環作業方式組織施工，三掘一噴。每個掘進班組循環進尺2.4 m，圓班循環進尺為7.2 m，正規循環率85%，每月平均進尺為153 m。每個班組作業前，保證各種配套施工設備完好和有備用，以便損壞時，設備能及時修復或更換，每個工序結束時要及時檢修設備。

4 施工進度

禾草溝副斜井井筒自進入基巖段施工以來，各項工作都正常開展，未發生過任何安全事故，實現斜井的安全快速掘進，經濟效益和社會效益明顯，施工進度如表2所示。由表2可得，禾草溝副斜井井筒開挖月平均進尺為153 m，最高月進尺為227 m。

表2 禾草溝副斜井井筒施工進度表

5 結語

1)禾草溝煤礦大斷面超長斜井采用綜合機械化配套施工，改變了傳統的鉆眼爆破掘進工藝，實現了斜井的安全快速掘進，取得了最高月進227 m的好成績，并大大減輕了工人的勞動強度，減少了施工對圍巖的擾動與破壞，光面成型好，有利于支護，對其他大斷面超長斜井施工極具借鑒意義。

2)小功率掘進機一般在煤巷或半煤巖中掘進效率較高，在巖石巷道或硬巖中不能發揮較大作用。EBZ318H型大功率掘進機專門針對巖石巷道研發，在硬巖中掘進效果明顯，但配件消耗量較大，需經常進行維護保養。

［1］馬金錄，王成恩，盧新華.立井井筒機械化配套快速施工技術［J］.煤炭科技，2011(1):74-75.

［2］張 赫.煤礦綜合機械化快速掘進［J］.科技創新導報，2009(32):34.

［3］劉正茂.淺談綜合機械化在煤礦開采上的應用［J］.中小企業管理與科技，2009(16):242.

［4］肖東興，張五一.深井軟巖巖巷綜合機械化快速施工及支護技術［J］.中國礦山工程，2011，40(5):47-50.

［5］趙永年，張斗斤.巖巷機械化快速掘進技術在九里山礦的應用［J］.中州煤炭，2011(1):52-54.