淺談巖巷綜掘機(jī)在快速掘進(jìn)中的應(yīng)用

趙桃園，闞 磊

（安徽皖北煤電集團(tuán) 錢營(yíng)孜煤礦，安徽 宿州 234000）

1 概況

錢營(yíng)孜煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3.85 Mt／a，西三采區(qū)為礦井的接替采區(qū)，西三采區(qū)膠帶機(jī)巷的施工直接影響著礦井的正常生產(chǎn)接替，目前施工的西三膠帶機(jī)巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度3000m，坡度3‰，斷面為14.95m2，該巷道位于W3213工作面采空區(qū)下10～20m，巷道基本沿地層走向施工，施工方向視傾角為1°左右，巷道圍巖受采空區(qū)擾動(dòng)大。巖性主要為泥巖，部分區(qū)域含有砂巖，施工巷道內(nèi)巖石硬度系數(shù)f＜7。巷道雖受到砂巖裂隙水威脅，一般出水量不大，表現(xiàn)為頂?shù)装宓瘟堋B水，正常涌水量小于1m3／h，具備采用巖巷綜掘作業(yè)線施工的條件。

西三采區(qū)膠帶機(jī)巷施工初期采用炮掘施工，受工序復(fù)雜、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等多種因素綜合影響，巖巷炮掘速度最快為130m／月，最慢為61m／月，且工效低（各月進(jìn)尺情況及工效見(jiàn)表1），沒(méi)有達(dá)到現(xiàn)代化礦井的快速掘進(jìn)水平。當(dāng)前巖巷掘進(jìn)速度過(guò)慢，將會(huì)嚴(yán)重影響未來(lái)采區(qū)正常生產(chǎn)接替，此外，采用炮掘工藝對(duì)巷道圍巖破壞程度大，提高了巷道后期維護(hù)成本，也影響到煤礦的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。因此，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，研究以綜合機(jī)械化設(shè)備為基礎(chǔ)的巖巷掘進(jìn)施工工藝，進(jìn)而提高巖巷掘巷效率和成巷質(zhì)量。

表1 錢營(yíng)孜煤礦西三采區(qū)膠帶機(jī)巷炮掘施工各月進(jìn)尺及工效

2 優(yōu)化施工工藝，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)

針對(duì)以上現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，錢營(yíng)孜煤礦為了解決采掘接替困難，實(shí)現(xiàn)巷道的快速掘進(jìn)，主要對(duì)掘進(jìn)設(shè)備、支護(hù)參數(shù)、施工工藝、勞動(dòng)組織、運(yùn)輸系統(tǒng)等方面進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)對(duì)員工業(yè)務(wù)技能做出嚴(yán)格要求，加大獎(jiǎng)罰力度，實(shí)施效果顯著。

2.1 掘進(jìn)設(shè)備優(yōu)化

西三采區(qū)膠帶機(jī)巷炮掘施工時(shí)原采用人工鉆眼放炮方式掘進(jìn)，P-60耙矸機(jī)扒矸石，矸石落入1.5t礦車內(nèi)，人工推車后由8t蓄電池機(jī)車牽引運(yùn)輸，這種施工方式勞動(dòng)效率較為低下。

采用機(jī)械化設(shè)備掘進(jìn)后，現(xiàn)改用EBZ-260掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)、SDJ-80膠帶機(jī)出矸、矸石落入1.5t礦車內(nèi)，采用慢速絞車?yán)嚭笥?t蓄電池機(jī)車牽引運(yùn)輸，同時(shí)采用QOS-420LZ除塵風(fēng)機(jī)對(duì)巷道進(jìn)行降塵，大大提高了巷道的掘進(jìn)速度，降低了巖塵（見(jiàn)圖1）。

圖1 西三膠帶機(jī)巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備布置示意

2.2 優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)

由于巖巷綜掘施工取消了打眼放炮環(huán)節(jié)，對(duì)巷道圍巖松動(dòng)圈破壞范圍小，經(jīng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)對(duì)該礦圍巖分類研究，根據(jù)施工工藝的不同，采用差異化支護(hù)，將巷道幫部錨桿由Φ22mm×2400mm 變?yōu)棣?2mm×2000mm，間排距由800mm×800mm 變?yōu)?00mm×900mm，同時(shí)采取了取消初噴，直接復(fù)噴一次成巷，此項(xiàng)措施大大節(jié)約了支護(hù)時(shí)間，為綜掘快速掘進(jìn)創(chuàng)造了條件。

按照西三膠帶機(jī)大巷更改支護(hù)參數(shù)前后的統(tǒng)計(jì)，每100m 巷道（13根／排）可節(jié)省出支護(hù)208根（頂部節(jié)省125根，幫部節(jié)省83根）錨桿的時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)每根錨桿從打眼至安裝結(jié)束平均需要5min左右（在平行作業(yè)情況下，錨桿支護(hù)需要時(shí)間最少，施工2.0m 深眼比2.4m 深眼可節(jié)省時(shí)間20%左右，故幫部施工每根錨桿節(jié)省時(shí)間較多），預(yù)計(jì)可節(jié)約時(shí)間18.7h，根據(jù)巖巷綜掘正規(guī)循環(huán)計(jì)算，18.7h可以完成2～3個(gè)循環(huán)進(jìn)尺4～5m 左右。

2.3 巖巷綜掘施工工藝和勞動(dòng)組織

（1）施工順序

綜掘機(jī)掘進(jìn)：交接班→安全確認(rèn)→檢查瓦斯、綜掘機(jī)割巖→敲幫問(wèn)頂→掛金屬網(wǎng)→打設(shè)臨時(shí)支護(hù)→掛防片幫網(wǎng)→打設(shè)上部錨桿→檢查瓦斯、出矸→掛金屬網(wǎng)、打下部錨桿→噴漿

綜掘施工與普通爆破作業(yè)法相比，少了打眼爆破程序，施工工藝簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)可操作性增強(qiáng)；同時(shí)機(jī)械化程度提高，割、裝、運(yùn)全部機(jī)械化操作；迎頭作業(yè)人員減少，提高了勞動(dòng)效率。

（2）循環(huán)組織：采用單班正規(guī)循環(huán)作業(yè)，每小班一個(gè)循環(huán)1.8m，一日三循環(huán)，每循環(huán)切割進(jìn)尺一般為2h，錨網(wǎng)噴支護(hù)及出矸石需要6h，機(jī)掘圓班進(jìn)尺5.4m（見(jiàn)圖2）。

（3）定員定編、勞動(dòng)組織情況

施工隊(duì)伍定編為83 人。隊(duì)長(zhǎng)及技術(shù)員3 人，小班職工60人，負(fù)責(zé)迎頭進(jìn)尺；后路職工12 人，負(fù)責(zé)文明生產(chǎn)，打永久水溝；機(jī)電小班8人，負(fù)責(zé)設(shè)備、機(jī)械化作業(yè)線檢修維護(hù)。與炮掘相比崗位增加：掘進(jìn)機(jī)司機(jī)，減少耙矸機(jī)司機(jī)、打眼工；機(jī)電工人數(shù)增加較多。循環(huán)方式：采用“三八”制作業(yè)，一小班一循環(huán)，一日三循環(huán)。

圖2 西三膠帶機(jī)巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)正規(guī)作業(yè)循環(huán)圖表示意

2.4 改善運(yùn)矸系統(tǒng)

采用掘進(jìn)機(jī)裝巖，皮帶機(jī)配合1.5t礦車聯(lián)合出矸。

出矸系統(tǒng)為：掘進(jìn)機(jī)裝矸→西三膠皮帶機(jī)→1.5t礦車—→西三膠2＃聯(lián)巷→西三軌道大巷→西一提料上山下部車場(chǎng)→西翼軌道大巷→電瓶車運(yùn)至副井下口→地面。

2.5 加大獎(jiǎng)罰力度，提高工人業(yè)務(wù)水平

綜掘司機(jī)的技術(shù)水平是進(jìn)尺快慢的關(guān)鍵。為提高綜掘機(jī)司機(jī)技術(shù)水平，開(kāi)展司機(jī)技術(shù)比拼，每天根據(jù)小班寫實(shí)記錄統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)掘進(jìn)速度快、掘進(jìn)質(zhì)量高的司機(jī)進(jìn)行加分獎(jiǎng)勵(lì)。通過(guò)技術(shù)比拼，綜掘司機(jī)水平明顯提高，每循環(huán)掘進(jìn)速度由原來(lái)的90min減少到60min，掘進(jìn)后巷道輪廓平整，杜絕了超、欠挖現(xiàn)象；同時(shí)，對(duì)錨桿支護(hù)工也采取了同等激勵(lì)機(jī)制，取得了良好的效果。

3 使用初期存在的幾個(gè)問(wèn)題及改進(jìn)

使用初期存在的主要問(wèn)題包括：因除塵風(fēng)機(jī)安裝在皮帶機(jī)機(jī)尾承載梁上，導(dǎo)致機(jī)尾承載梁長(zhǎng)度不足；除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量與迎頭風(fēng)量不匹配，造成除塵效果差；掘進(jìn)機(jī)操作時(shí)截割電機(jī)過(guò)載故障頻繁，掘進(jìn)效率低。

針對(duì)以上情況，進(jìn)行了改進(jìn)：將機(jī)尾承載梁延長(zhǎng)兩節(jié)，安裝了風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，將掘進(jìn)機(jī)切割功率設(shè)定值加大，同時(shí)對(duì)操作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)，掌握合理的切割方法。此外，為加快施工進(jìn)度，掘進(jìn)頭采用取消初噴，復(fù)噴滯后的措施，出矸系統(tǒng)上改進(jìn)落矸漏斗，實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)輸。通過(guò)上述措施，掘進(jìn)機(jī)組進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，最高班進(jìn)4排（3.6 m），最高日進(jìn)11排（9.9m），最高月進(jìn)245m。

4 巖巷綜掘工藝實(shí)施效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)比較

通過(guò)以上幾點(diǎn)改進(jìn)之后，西三膠帶機(jī)巷月進(jìn)尺量及工效有了較為顯著的提高（各月進(jìn)尺情況及工效見(jiàn)表2）。通過(guò)比較采用炮掘和綜掘各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可見(jiàn)通過(guò)采用巖巷綜掘工藝，巷道的掘進(jìn)成本也有了大幅下降，掘巷成本由4477元／m，下降到3319 元／m，綜掘5 個(gè)月共進(jìn)尺970 m，節(jié)省費(fèi)用1123260元，同時(shí)綜掘5個(gè)月內(nèi)比炮掘多進(jìn)尺459m。

表2 錢營(yíng)孜煤礦西三采區(qū)膠帶機(jī)巷綜掘施工各月進(jìn)尺及工效

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 綜合機(jī)械化掘進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）簡(jiǎn)化施工工藝、提高勞動(dòng)效率。綜掘施工與普通爆破作業(yè)法相比，減少了打眼爆破程序，現(xiàn)場(chǎng)可操作性增強(qiáng)；同時(shí)機(jī)械化程度提高，割、裝、運(yùn)全部機(jī)械化操作；迎頭作業(yè)人員減少，提高了勞動(dòng)效率。

（2）巷道掘進(jìn)安全性提高。使用綜掘機(jī)截割，減少了裝、放炮等施工環(huán)節(jié)，消除了安全隱患，提高了井下掘進(jìn)作業(yè)安全系數(shù)。

（3）截割巖石圍巖破壞小，巷道成型好。綜掘機(jī)直接滾筒截割巖石，對(duì)圍巖的破壞小，提高了圍巖的穩(wěn)定性。相比于炮掘，綜掘機(jī)截割幾乎不會(huì)對(duì)周圍的巖層產(chǎn)生破壞，減少了圍巖松動(dòng)圈的范圍，提高圍巖穩(wěn)定性，減少了巷道變形量和修復(fù)工程量。

（4）設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠。綜掘機(jī)在安裝過(guò)程中可拆卸，方便下井、運(yùn)輸及安裝，該設(shè)備重量大，設(shè)備在施工中穩(wěn)定性好，而且由于增大其底盤及履帶有效的接地面積，降低了其底板比壓（0.168 MPa），克服了軟巖底板條件下設(shè)備“下沉趴窩”的難題，該設(shè)備自使用以來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)設(shè)備故障問(wèn)題。

5.2 綜合機(jī)械化掘進(jìn)施工提高生產(chǎn)效率的幾點(diǎn)建議

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)，為快速掘進(jìn)創(chuàng)造條件。根據(jù)巷道圍巖的地質(zhì)條件及用途從設(shè)計(jì)源頭上選用合適的支護(hù)方式，在保證支護(hù)強(qiáng)度和安全的條件下，合理安排施工工序，盡量保持平行作業(yè)。

（2）加強(qiáng)機(jī)電檢修和保養(yǎng)工作。配備技能熟練的機(jī)電工，機(jī)械設(shè)備檢修與維護(hù)分工明確，責(zé)任到人，最大限度地減少設(shè)備影響。

（3）盡量為綜掘創(chuàng)造有利條件。形成完善的通風(fēng)、運(yùn)料、排矸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化運(yùn)輸，為快速掘進(jìn)創(chuàng)造條件。

（4）合理的勞動(dòng)管理和組織。采用激勵(lì)措施最大程度地調(diào)動(dòng)工人的勞動(dòng)積極性，使各項(xiàng)工作都落到實(shí)處，提高綜掘機(jī)利用率，促進(jìn)生產(chǎn)。

〔1〕王 虹.我國(guó)綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展40 年〔J〕.煤炭學(xué)報(bào)，2010，35（11）：1815-1820.

〔2〕李躍宇，吳志海.我國(guó)煤礦掘進(jìn)裝備技術(shù)發(fā)展的思路〔J〕.煤炭科學(xué)技術(shù)，2000，28（9）：46-47.

〔3〕王金華.我國(guó)煤巷機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)現(xiàn)狀及錨桿支護(hù)技術(shù)〔J〕.煤炭科學(xué)技術(shù)，2004，32（1）：6-10.

〔4〕聶 文.綜掘工作面封閉式除塵系統(tǒng)的研究與應(yīng)用〔D〕.青島：山東科技大學(xué)，2010.

〔5〕滁鎖庚.綜掘巷道機(jī)械化臨時(shí)支護(hù)技術(shù)〔J〕.煤炭科學(xué)技術(shù)，2009（7）.

〔6〕閆日武，王 高.大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù).建井技術(shù)，2002，23（1）：6-8.