新型液壓鑿巖設備在巖巷掘進中研究與應用

王曉東

（平頂山天安煤業股份十礦，河南平頂山 467000）

新型液壓鑿巖設備在巖巷掘進中研究與應用

王曉東

（平頂山天安煤業股份十礦，河南平頂山 467000）

隨礦井開采水平延伸，作業條件日趨困難，運距遠、瓦斯大、工作面溫度高、壓力大等因素限制著煤巖巷掘進工作面的進度，而且巖巷施工機械化程度底、勞動強度大、工作效率底，造成了十礦采掘接替、水平接替緊張。為確保礦井正常的生產，依靠科技進步，提高開拓工作面的機械化裝備，來加快巖巷的掘進速度，緩解、礦井接替緊張的局面，成了十礦首要解決的問題。

液壓；爆破；深孔；掘進

1 工程概況

三水平戊組軌道下山，施工長度1 678m，掘進斷面：16.24m2；施工坡度8°下山；采用錨網噴支護，錨桿為Φ20× 2 200mm等強樹脂錨桿，間排距700mm×700mm，全斷面掛網，網規格：2 900mm×900mm，網孔80mm×80mm，網間壓茬100mm，噴厚100mm；巷道位于戊8煤老頂砂巖中，巖石強度系數f=6～8。

2 問題研究與分析

2.1 原施工鑿巖方式

打眼機具：YT-24型手扶氣腿式風鉆配中空六方鉆桿打掘進炮眼，風動錨索機和YT-24型手扶氣腿式風鉆相結合打錨桿眼，力矩或風動扳手緊固錨桿。

裝載機具：采用30KW耙斗機與人工相結合的方式進行盤、裝渣，JD-25KW絞車提升。

爆破：光面爆破，孔深1.5米，楔型掏槽，煤礦安全三級乳化炸藥爆破，1-5段毫秒電雷管起爆。

2.2 原施工工藝

勞動組織：采用“三、八”工作制，中午穿插一噴漿班組織施工。

表1 原施工方案勞動組織表

施工工序：接班——查找隱患、敲邦問頂——打下部掘進眼——裝藥、灑水、爆破——通風、灑水、敲邦問頂——出、盤碴——延中心、腰線、畫巷道輪廓線——打頂錨桿眼、鋪頂網上錨桿——打上部掘進眼——出、盤碴——打幫錨桿眼、鋪幫網上錨桿——驗收交班。

2.3 原施工工藝存在的問題

（1）YT-24手扶氣腿式風鉆打眼，轉速慢、沖擊小、打眼速度慢、作業噪聲大、震動大，打眼作業時間長，作業環境差。在破碎帶、下山掘進中排屑不暢，易夾釬，拔釬困難，職工體力強度大。在打眼過程中，迎頭打眼、扶鉆人員共需7人，用人較多。且在扎釬認眼時，扶鉆人員距工作面較近，易造成片幫掉矸傷人事故，安全系數低。

（2）采用YT-24手扶氣腿式風鉆打眼時，因轉速低、沖擊小及隨打眼深度而導致的功率衰減等原因，造成打眼時間長、單循環進度小。一般打一個眼深1.5米的炮眼需10分鐘，打全斷面眼需5小時，占一個班作業時間的60%，單循環進度為1.3米左右。

（3）耙斗機盤、出渣，職工在操作時耙子方位、角度不易掌握，兩幫根本耙不到位，常需人工手鎬、鐵鍬輔助作業。在平巷道時，需多次頻繁調整導向輪，變更耙取方位，費時、耗力；在出渣時，為減少頻繁移導向輪，職工一般將耙子固定在一處集中耙取，導致巷道底板遭到破壞，易滲水，造成巷道后期易底鼓。

因耙斗機耙渣不到位，在掘進常采取丟底掘進，即：掘進高度為設計的2/3-3/4，循環進度降為1.0m，掘進至移動耙斗機位置后，再回頭進行臥底至設計高度，月度進尺一般為50m左右。嚴重制約了單循環進度和工程掘進速度，延長了工程施工時間。且巷道上部與臥底的接茬部位錨網支護銜接不實，易出現漿體“兩張皮”等質量問題。常出現前面掘進，后面漿體開裂現象，需重新修復，造成掘進速度更加緩慢。

3 機械化巖巷掘進作業線施工組織方案

十礦三水平戊組軌道下山（掘進斷面：16.24m2）引進了全液壓掘進鉆車和ZCT-60全液壓側卸式裝巖機，組建了巖巷機械化作業隊伍，根據設備性能編制了工程施工組織設計和作業規程。

3.1 機械化設備技術參數簡介

CMJ17全液壓鉆車：外形尺寸（l×b×h）=7 200×1 100× 1 650mm(解體后最長為4 000mm)；鉆孔直徑：Φ42mm；鉆孔深：2 130mm；鉆速：0.8～2m/min；總重：8T；總功率：45kw；爬坡能力：14°；最小轉彎半徑：6m。

ZCY-60側裝機：外形尺寸（l×b×h）=4 508×1 742×2 350mm（最寬為鏟斗1 741mm）；鏟斗容積：0.6m3；最大卸載高度：1 650mm；最大卸載角度：55°；最大臥底深度：600mm；爬坡能力：160；總功率：45kw；總重：3.9T。

3.2 根據設備性能合理選擇施工參數

3.2.1 炮眼布置

表2 掏槽方式對比表

炮眼孔深：全液壓鉆車最大孔深2 130mm，掏槽眼應較其它眼深200mm，特定掘進眼孔深1 900mm，掏槽眼孔深為最大鉆孔深即2 130mm。

影響掘進進尺的關鍵因素是掏槽爆破，其作用是形成掏腔，為后繼爆破創造自由面和破碎補償空間。為取得最佳爆破效果和提高炮眼利用率，必須選擇合適的掏槽方式。掏槽方式對比見表2。

3.2.2 裝運渣

側裝機裝渣需來回導渣裝運，為提高裝渣效率、減少職工體力勞動強度。通過滑架工藝吊掛電纜，改進鉆車、側裝機電纜拖動方法，采用在鉆車和側裝機運動區間的巷道頂側部，打4根錨桿（前2根，后2根）懸掛兩根4分鋼絲繩，鋼絲繩用卡子固定在錨桿上，鉆車和側裝機的電纜用滑輪分別吊掛在鋼絲繩上電纜隨著鉆車和側裝機的移動而自動沿鋼絲繩移動，兩臺車僅需安排1～2人看護電纜，不但解決了電纜拖地磨損和人工拖動電纜問題，而且減少了用工，杜絕了軋電纜現象，而且保證了安全，實現了機械化作業線安全連續作業。

軌道距迎頭5-8米并隨掘進工作的推進而前移，以減少側裝機裝渣時的折回距離，提高裝渣速度；拆JD-25KW絞車，安JD-75KW，實現單鉤提升二臺礦車，減少提升循環，加快出渣速度。

3.2.3 勞動組織

正規循環作業，一次施工全高。機械化作業單循環進度高，每循環錨網支護及出渣量大，八小時工作制一個班完不成一個正規作業循環的所有程序。特變更原“三、八”制，中間穿插一噴漿班勞動組織，為“二、九”制，中間穿插一噴漿班勞動組織。實現一個班一個正規循環的“二掘、二錨、一噴”施工工藝。減少用工，增加正規循環數，實現快速掘進。

3.3 機械化巖巷施工組織方案確定

3.3.1 施工方式

采用CMJ17液壓鉆車配長2 330mm中空六棱釬桿打掘進眼；光面爆破，孔深1 900mm，楔型掏槽，煤礦安全水膠炸藥爆破，1-5段毫秒電雷管起爆；ZCT-60全液壓側卸式裝巖機裝渣，安裝電纜滑道自動伸縮電纜，3T礦車運輸，JD-75型絞車單鉤提升兩臺礦車；YT-24風鉆與錨索機相結合打錨桿眼，力矩或風動扳手緊固錨桿。

3.3.2 施工工藝

勞動組織：采用“二、九”制，中間穿插一噴漿班勞動組織。

施工工藝：“二掘、二錨、一噴”施工工藝。

施工工序：接班——查找隱患、敲邦問頂——延中心、腰線、畫巷道輪廓線——打掘進眼——裝藥、灑水、爆破——通風、灑水、敲邦問頂——打頂錨桿眼、鋪頂網上錨桿與出迎頭向后5m以外渣平行作業——出迎頭渣——打幫錨桿眼、鋪幫網上錨桿——驗收交班。

表3 機械化作業勞動組織表

3.3.3 管理制度

（1）嚴格作風建設，隊干部跟班到點，隊兩級管理層排定跟班表，做到與普通職工同上同下，抓關鍵，盯重點。

（2）強化技術管理，認真調研每道工序時間，做好寫實工作制定詳細的工序分解表，指定小班質檢員現場寫實，一個圓班匯總一次，技術主管主抓，同時分析原因，制定措施，跟蹤追查。

（3）提高班隊長在施工現場的管理能力，縮短工序轉換時間，明確班長、隊長崗位職責，明確工作重點，嚴格按照循環圖表施工。

（4）發揚傳、幫、帶的精神，嚴格要求師傅帶好徒弟，凡每個師傅一個月帶出一個好徒弟，給于師傅獎勵300元。

（5）嚴格現場“兩規范”的操作行為管理。針對新設備、新工藝特點，制定管理細則，規范管理員管理行為規范普通職工操作行為。

（6）加大施工定額激勵機制，完善定額補充到位，制定新的小班評分標準，做到與新工藝相符合。

（7）開展青工比學趕超的勞動竟賽，促進學技術，提高生產技能。

（8）加強施工現場管理，同時制定合理的勞動制度保證出勤。

（9）開展中深孔爆破項目部制定中深孔爆破管理辦法，指定責任人，循環進度，獎罰內容，做到嚴格執行。

4 工業性試驗

十礦三水平戊組軌道下山組建巖巷機械化隊伍以來，逐步的優化工程施工組織方案，總結出經驗，大大地提高了巖巷月均掘進速度，找到了緩解本礦水平接替緊張的局面。現在，下山施工實現了一次施工全高；施工人員由原來的81人，減少至58人；單循環進度由原來的1.3-1.4m，提高到1.7-1.8m；月正規作業循環數由原來的45個，增加到了50-55個；月均掘進由原來的50m左右，提高到了85m左右；降低了施工人員的勞動強度，減少了施工人員的體力消耗。取得了良好的經濟效益和社會效益。

表4 機械化作業與非機械化作業工作效率對比表

技術效果分析：

（1）一次可施工巷道全高，改變了原來下山丟底施工的缺點，保證了一次成巷，有利于巷道成型，避免了丟底施工時，上下段支護銜接不牢的缺點，增加了支護效果。

（2）提高了巖巷單進水平，全液壓鉆車可鉆孔深2 130mm，單循環進度為1.8米，而YT-24風鉆打掘進眼一般為1 500mm，單循環進度只有1.3米左右，單循環進度增加了0.5m。

（3）液壓鉆車鉆速：0.8～2m/min，在巖石強度系數f=6～8的巷道中打眼，平均2-3分鐘打一個眼（孔深2 100mm），而在相同的條件下YT-24風鉆需10-15分鐘，功效提高了5倍。

（4）全液壓鉆車鉆臂長4.0米，且鉆車本身帶有扶釬器，在扎釬不用專派人員進行扶釬，避免了采用YT-24風鉆打眼，在扎釬時震落迎頭危巖砸傷扶釬人員，保障了施工人員的安全。

（5）采用鉆車及配套側裝機施工，當班崩落的渣當班出凈，且采用液壓為動力，噪音較小。改善了現場施工的環境，有利于施工人員全身心組織生產工作。

（6）采用YT-24風鉆施工，因功率較小，迎頭需三臺鉆同時作業，打眼工、扶釬工及觀山人員最少需7人。而采用液壓鉆車只需鉆車司機及觀山人員，共兩人，減少了用工，提高了功效，節約了工資成本。

（7）采用鉆車及配套側裝機施工，打眼、出渣全為機械化，大大減輕了施工人員的勞動強度。

（8）節約能源：用液壓鑿巖鉆車鉆孔只用一臺功率為55kw的電機，用風鉆鉆孔至少需要四臺風鉆，每臺風鉆的耗氣量按70L/S計算，則四臺風鉆耗氣量為33 600L/min，要滿足如此大的耗氣量，需要電機功率為250kw的空壓機供氣由此可知，在相同的工作量下，風動鑿巖是液壓鑿巖耗電量的6倍，故液壓鑿巖可比風動鑿巖節約能源。

5 經濟和社會效益分析報告

巖巷掘進機械化作業線在十礦應用取得了良好的經濟效益和社會效益。

社會效益：

全液壓鉆車，臂長4 000mm，扎釬、打眼、退釬全為機械化，減輕了施工人員的體力消耗，降低了施工人員的勞動強度，避免了扎釬時迎頭片渣砸人事故，確保了安全生產。

經濟效益：

（1）組建機械化作業線，改原來的“三、八”制為“二、九”制勞動組織，施工人員由原來的81人減少至58人，減少了23人。一人按月工資6 000元計算，一年共可以節約工資成本1 656 000元。

（2）自從使用巖巷機械化作業線以來，單循環進度由原來的1.3-1.4m，提高到1.7-1.8m；月正規作業循環數由原來的45個，增加到了50-55個；月均掘進由原來的50m左右，提高到了85m左右。大大的提高了巖巷月均掘進速度。三水平戊組軌道全長1 678m，采用YT-24風鉆打眼、30KW耙斗機出渣，月進度50m算需施工34個月方能完工。采用機械化作業線月進度按85m算需施工20個月便可完工，可縮短工期14個月。按礦對承包區隊人均月承包工資6 000元/人計算，節約工資成本6 552 000元。按一個采面月出煤30 000噸，可實現提前出產原煤420 000噸，提前獲得效益3 444萬元（噸煤凈效益按82元）。

6 結束語

巖巷機械化掘進作業線，最大限度地提高機械化裝備水平，始終把降低職工勞動強度、提高工作效率作為組織工作的總方針。通過優化施工工藝，科學合理調配施工工序，實現了減員增產，對于井下實現巖巷快速掘進有一定的推廣價值。

王曉東（1984.11—），男，助理工程師，技術副隊長，本科學歷，畢業于中國礦業大學，現從事區隊技術管理工作。

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1003-5168(2014)04-0082-03