屯蘭礦12501皮帶巷施工中九項技術推廣及研究的報告

摘 要：針對屯蘭礦12501皮帶巷的施工情況，對先進設備的推廣使用、機載式臨時支護、泡沫降塵裝置、過地壘構造、大傾角巷道掘進、沿空掘巷的支護、高突區瓦斯治理的技術的分析、總結，經實踐論證取得了良好的經濟效益，可為其它工作面的高效掘進提供參考。

關鍵詞：巷道掘進；技術推廣；試驗；研究

前言

歷年來，屯蘭礦以往的機掘隊施工順槽巷道普通使用S-100，S-200，EBZ135型掘進機割煤，SJ-80，SJ-650型膠帶輸送機運輸，順槽運料都是以人工拉大平車運料等。工人勞動強度大、工效較低、安全系數不高、月進尺上不去，致使一度時期銜接緊張，“四量失衡”。經礦有關部門研究，在施工12501皮帶巷時，將設備全面更新，支護技術、施工工藝進行了試驗、探索，同時在施工中遇到緊鄰采空區、斷層構造帶、大斷面大傾角巷道的掘進，以及高瓦斯突出的困難。

12501皮帶巷于2012年2月20日搬家安裝，2月23日開始施工，于9月3日已施工到位，總進尺為1596m，還有196m的切眼，2個避難硐室。總結施工中的技術問題，共得出九項技術推廣及研究。經實際工作取得了良好的經濟效益。

12501皮帶巷掘進工作面概況：巷道設計長度1596m，傾角1-6°，斷面凈高3.5m，凈寬4.8m，右幫緊鄰12503采空區，凈煤柱留設15m，施工中揭露6條大斷層，為解決回采時的困難，施工Ⅱ 切眼，950m處遇斷層帶時，搬家一次。在工作面設計及設備選型時考慮用一部皮帶拉到位、斷面、掘進切割速度、長距離運料、瓦斯等因素，經考查分析其它礦的使用情況，在該工作面使用了以下新設備。

1 推廣使用EBZ160型掘進機

EBZ160型大功率掘進機，最大定位截割斷面可達24m2，截割硬度為80MPa，坡度18°，（沈陽北方重礦機械有限公司生產），該機適用于煤巷或半煤巖巷及軟巖的巷道掘進。使用該型掘進機，掘進速度大大提高，原使用EBZ135型掘進機割一個循環需40min，現在需25min。設備故障率降低，爬坡能力增強，適應性能較強，極大地提高了生產效率。EBZ160掘進機相比EBZ135型掘進機各方面性能較好，可以建議推廣應用。

2 推廣使用DSJ80/40/2×75KW型膠帶輸送機

DSJ80/40/2×75KW型膠帶輸送機，設計運輸長度1800m，采用2×75kw電機驅動。12501皮帶巷設計長度1596m，還有200m的準備巷，共計1796m.并且該巷道有4段坡度較大，加大了設備負荷。通過加強設備的日常維護、檢修，解決了長距離運輸的難題。以前，使用兩部SJ-80皮帶運輸，現在僅用一部DSJ80皮帶即可，減少了崗位人員、安設設備等問題，另外，設備的維護量也大大減輕。

3 推廣運用WC3Y（B）防爆柴油機無軌膠輪車

該型無軌膠輪車是國內目前唯一用于順槽中大坡度長距離運輸車輛。主要用于高產高效礦井工作面順槽中運輸物料及小型設備。以防爆柴油機發動力，采用整體剛性焊接車架、液壓機械式傳動。6×6全輪驅動，全液壓操縱，滑移轉向、啟動及保護為氣壓式啟動電保護，運速快、爬坡能力強、適應性強，安全高速、運輸成本低。經使用解決了煤礦長期以來順槽中物料及小型設備運輸的困難。以前每班6人8h運料，現在僅3人2h運料，特別是1600m長的巷道，使用膠輪車，確實減輕了工人的勞動強度，大大提高了生產水平。此型膠輪車比以前的膠輪車又作了進一步的更新，井下的適應更強。

4 試驗應用ZLJ-10/21機載臨時支護裝置

在屯蘭礦首次實驗使用機載臨時支護裝置。安裝：取下原掘進機升降油缸的前銷、后銷，換上長銷子，就可以裝兩邊的油缸和主架，再裝頂梁架，在安裝過程中，把油缸裝上，才便調整。操作時經掘進機操作閥組的溢流閥經分流集流閥分流到臨時支護的操作閥上的雙入雙向鎖，雙向鎖打開進入油缸，主機打開升起，頂梁打開升起，主機升高，直至所需的高度、角度至停止。

掘進迎頭臨時支護安全問題是困擾煤礦生產的一項技術難題，試驗運用機載超前支護，適應井下現場的惡劣環境，保證安全施工。該機載超前支護系統裝配在掘進機的中上部，選位合理，配套簡便，對掘進機的改造量很小，不干擾掘進機的動作和截割作業功能，實現機械化支護作業，降低了工人施工勞動強度，提高了掘進效率，使錨桿支護工的安全得到了有效的保護。

效果分析：（1）不使用臨時支護，一個掘進循環只能施工一排進尺，而使用了臨時支護，一個掘進循環可以施工兩排，緊縮了工作面人員的作業時間；（2）能有效及時控制頂板，保證了現場作業人員的安全。

5 試驗應用泡沫降塵裝置

經與中國礦大湯博士合作，在12501工作面試驗泡沫降塵裝置。原理：在掘進機上設計了泡沫噴頭及支架，多個噴頭同時作業，提高降塵效果。發生機理是含有發泡劑的水和壓縮空氣在發泡器的作用下，通過射流、卷吸等作用形成高效的凈化泡沫。噴射的泡沫呈扇形噴射，擴散角度120°以上。

該降塵裝置與現有的降塵技術相比，泡沫降塵裝置可覆蓋到產塵源處，會形成無空隙的泡沫體罩住塵源，可有效阻止粉塵向外界擴散，泡沫具有攔截、濕潤、黏附、沉降粉塵的優良作用。可以 集所有與之相接觸的塵粒，尤其是對呼吸性粉塵具有很強的凝聚力，且耗水量少，具有良好的推廣價值和應用前景。

泡沫降塵效率達到75%以上，有效改善了作業環境，提高了采掘效率，促進了掘進循環進度和時間的有效利用。

經近兩個月的實測，泡沫降塵效果很好，全塵和呼吸性粉塵降塵率分別達到82.63%和78.53%，分別是噴霧降塵的2.11倍和1.86倍。

礦用降塵泡沫發泡劑的型號：KJCF-Ⅰ（礦大研制）

6 工作面過地壘構造的技術研究

巷道從620-950m，長度約330m之間共揭露6條大斷層，將巷道整體抬高，屬于地壘構造。經參考鄰近巷道的施工情況，作了工藝上調整。

根據以往掘進工作面遇到斷層，首先采取上坡或下坡施工找煤，沿煤層掘進，當遇到連續幾個斷層或斷層帶時，會造成掘進巷道起伏不平，以致會對運輸和通風等造成一定的影響。由于地壘斷層形成小的斷層群，因此，必須掌握斷層群的產狀，以至在掘進過程中通過采取臥底或挑頂提前調整工作面底板坡度等措施，保證安全順利穿過斷層群。

根據地測科提供的地質預報，12501皮帶巷在掘進期間預計當前位置向前60m處會遇到落差為2.0m、3.8m、8.0m的斷層，形成地壘斷層，要求施工隊組在遇斷層后下山施工巷道，不沿煤層施工，遇8.0m斷層后下坡見煤施工，解決了巷道起伏大的問題、巷道掘進運輸設備的安裝困難，以及通風不暢等問題。

經濟效益分析：過地壘斷層時，掘進巷道大部分是巖巷，雖然施工困難，掘進速度慢，但所形成的巷道對于運輸大巷和回風大巷來講，有利于巷道運輸和通風安全，避免了巷道拉底的工程，以及重復施工的問題。運輸大巷平緩時，可減少運輸設備的安裝，提高了運輸安全系數；對通風巷道可降低通風阻力，給良好的通風系統創造了條件。

7 大傾角巷道掘進的技術研究

12501皮帶巷從1290m開始上山直至1596m，煤層的傾角為14°。以往采用EBZ135型掘進機施工12501軌道巷時，由于巷道坡度較大，施工過程存在一定難度，掘進機行走不動。但在該巷道采用EBZ160型掘進機，該型機的爬坡能力18°。施工時采取在 帶下墊木頭，每次割煤必須將后自承油缸伸出，確保穩定，保證掘進機不后退；巷道高度可適當增高，支護可沿頂板，但底板可適當放緩，以此掘進機便于行走。上山掘進一段，再平掘一段，便于膠帶鋪設，膠帶輸送機用調高架支承，適應起伏變化的巷道，這樣在最短的工期將巷道施工完畢。

8 高突區瓦斯治理的技術研究

屯蘭礦自2011年鑒定為煤與瓦斯突出礦井，在瓦斯治理上具體采取“一面一策”的辦法。由瓦斯地質預報提供12501皮帶巷掘進期間預計絕對瓦斯涌出量8-10m3/min 。

8.1局部通風風排瓦斯措施：使用兩臺2×55KW對旋式局部通風機（一用一備），局部通風機必須實行“五專一化一切換”功能，使用￠100mm風筒供風，迎頭風量不低于600m3/min。

8.2 掘進預抽措施

掘進期間，預計絕對瓦斯涌出量8-10m3/min，由于南五盤區2﹟煤層具有突出危險性，2#煤層巷道施工過程中必須采取順層鉆孔預抽煤巷，條帶煤層瓦斯的區域性防突措施經區域措施效果檢驗有效后方可施工。掘進過程中執行區域驗證和安全防護措施。具體如下：

區域性防突措施：在巷道兩幫施工鉆場，鉆場參數長×寬×高=5×4×3m，在鉆場及迎頭施工順層抽采鉆孔，鉆孔控制范圍為巷道兩幫各15m，鉆孔沿巷道中心線水平投影長度不小于100m，鉆孔終孔間距3m，鉆孔孔徑不小于113mm.可使用地面永久系統進行抽采，抽采管徑聯低說250mm。

區域措施效果檢驗：當預抽率 40%后進行效果檢驗，檢驗指標為殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量。每隔20-30m布置一個檢驗點，當實測殘余瓦斯壓力 0.74MPa和殘余瓦斯含量8m3/t 時，措施有效，可以掘進，否則措施無效，此檢驗測點周圍半徑100m內的預抽區域均判定為措施無效，即為突出危險區，需采取延長抽采時間或抽采鉆孔的補充措施直至措施有效為止；如檢驗期間在煤層中進行鉆孔等作業時發現了噴孔、頂鉆及其它明顯突出預兆時，發生明顯突出預兆的位置周圍半徑100m內得預抽區域判定為措施無效，所在區域煤層仍屬突出危險區。

區域驗證：驗證方法為鉆屑指標法、R指標法。工作面進入預抽有效區域椒立即連續進行至少兩次區域驗證；工作面每推進10--50m至少進行兩次區域驗證；在構造破壞帶進行區域驗證；只要有一次區域驗證為突出危險或超前鉆孔等發現了突出預兆，則該區域以后的作業均應執行“四位一體”的局部防突措施。

當區域驗證為無突出危險時，應當采取安全防護措施后進行作業。安全防護措施主要包括：反向風門、壓風自救、避難硐室、隔爆水袋。

一次區域性措施允許的距離為最短鉆孔沿巷道中心線的水平投影長度減去20m。

8.3 該工作面巷道每500m施工了一個避難硐室。施工了兩組防突門。

8.4 當遇斷層前20m施工一個鉆場，進行打鉆預抽。有效防止揭露斷層時因煤體幫而造成探頭報警。

9 沿空施工大斷面煤巷支護技術研究

12501皮帶巷緊鄰12503工作面采空區，凈煤柱15m，巷道斷面凈高3.5m 、凈寬4.8m。

施工中巷道變型，兩幫擠壓，底鼓嚴重，由實地觀察，兩幫移近量200-300mm，嚴重處達500mm。

靠采空區一幫采取錨網支護，幫錨索補強，幫錨桿間排距800×900mm，規格￠20×1800mm的螺紋剛錨桿，一根樹脂錨固劑CK2380錨固。幫錨索規格￠17.8×4300mm，每兩排打一根，用￠10圓鋼托架首尾相連，間排距2490×1900mm，三花布置，采用一根CK2380和一根K2380樹脂錨固劑錨固，距頂板不大于800mm，距底板不高于1200mm，墊片為200×200×10mm.后期頂錨索墊片為250×250×10mm。

巷道從開口到600m沿線頂幫每隔100m安設一組多點位移儀，每隔50m安設一組頂板離層儀，并且每10m對巷道布點進行定期觀察。

經過對整個巷道施工全過程觀察、積累的數據分析，經更改后的支護方式，一是比較合適的滿足支護需求；二是提高了施工進度。

10 結語

12501皮帶巷的施工相對來講，各方面的技術含量較高，現代化的程度也較高，其代表目前綜掘工作面的水平。從設備應用、支護工藝及瓦斯治理等各方面的技術較為成熟，都值的借鑒推廣，可為其它工作面的高效掘進提供參考。

參考文獻

[1]徐永圻.采礦學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

[2]防治煤與瓦斯突出規定[M].北京：煤炭工業出版社，2009.

作者簡介：田永發（1976.9-），男，山西代縣人，采煤工程師，注冊安全工程師，現為中國礦大采礦工程在讀研究生。