復(fù)雜困難條件下小斷面巷道快速掘進(jìn)技術(shù)研究與實(shí)踐

李新杰+++吳正海+++林偉

摘 要：通過對在小斷面（2.4m工字鋼梁）巷道內(nèi)使用皮帶出煤矸、進(jìn)料的研究和總結(jié)，提出了小斷面巷道內(nèi)使用皮帶機(jī)出貨一體化快速掘進(jìn)技術(shù)，即在2.4m寬的巷道內(nèi)直接使用耙矸機(jī)及皮帶機(jī)聯(lián)合出貨，不鋪設(shè)軌道，直接使用底皮帶進(jìn)料，降低了斜巷運(yùn)輸?shù)陌踩[患。采用此工藝施工，很好的滿足了生產(chǎn)需要，加快了施工進(jìn)度，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。此施工方案的成功，為在小斷面巷道內(nèi)使用耙矸機(jī)及皮帶機(jī)聯(lián)合出煤矸提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為快速掘進(jìn)提供了新的方法。

關(guān)鍵詞：小斷面；聯(lián)合出貨；皮帶機(jī)

1 概述

隨著百善煤礦井下資源的不斷枯竭，煤炭開采多為邊角塊段、三角帶及保護(hù)煤柱等，面臨著面多儲量小且推進(jìn)速度快，工作面接替緊張等問題；而掘進(jìn)則多為沿老空、沿?cái)鄬蛹帮L(fēng)氧化帶施工，條件差，壓力大，掘進(jìn)速度慢。

為了提高掘進(jìn)進(jìn)度，緩解工作面接替的緊張形勢，我區(qū)以打造快速掘進(jìn)隊(duì)為切入點(diǎn)，強(qiáng)化掘進(jìn)管理、優(yōu)化生產(chǎn)組織、提高掘進(jìn)速度，為在小斷面巷道內(nèi)快速掘進(jìn)及安全生產(chǎn)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2 小斷面巷道快速掘進(jìn)實(shí)踐[1-2]

2.1 工程概況

6533煤柱風(fēng)巷位于65采區(qū)西北部，右側(cè)緊臨6533采空區(qū)，走向長525m，傾斜寬18～94m。該巷道煤厚2.1～3.4m，平均煤厚2.9m，傾角3°～11°，平均傾角6°，受采動影響，頂幫壓力較明顯。

2.2 巷道支護(hù)斷面優(yōu)化

根據(jù)要求，把原設(shè)計(jì)3.2m支護(hù)斷面改成2.4m支護(hù)斷面，不鋪設(shè)軌道，用皮帶機(jī)頂皮帶出煤矸，用底皮帶運(yùn)料，優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)，提高施工進(jìn)度。把3.2m支護(hù)斷面（如圖1）改為2.4m支護(hù)形式（如圖2），減少打眼數(shù)量，減少出貨量及出貨時間，（一個循環(huán)進(jìn)度按2.8m計(jì)算，巷道長度為525m）。

（1）減少出貨量：3.2m斷面出貨量T=（3.2+3.86）×1.95÷2×2.8×

1.42=21.15t

2.4m斷面出貨量T=（2.4+3.05）×1.95÷2×2.8×1.42=27.37t

（2）減少出貨時間：3.2m斷面出貨時間t=72min=1.2h（實(shí)測）

2.4m斷面出貨時間t=50min=0.8h（實(shí)測）

出貨所節(jié)省的時間T=（525÷1.6）×（1.2-0.8）=132h≈6天

2.3 爆破參數(shù)優(yōu)化

采用微差控制爆破技術(shù)，優(yōu)化爆破參數(shù)，提高工作效率。按照作業(yè)規(guī)程的設(shè)計(jì)要求，2.4×2.4×2.4m斷面共布置19個炮眼（如圖3），而3.2×2.4×2.4m斷面共布置25個炮眼（如圖4），使用煤礦許用二級水膠炸藥，按正向裝藥布置，每個炮眼深度為1.6m，根據(jù)實(shí)測平均打一個炮眼需要3min計(jì)算，每一茬炮節(jié)約時間40min，總共節(jié)約時間約10天。

2.4 出貨方式優(yōu)化創(chuàng)新

出貨方式是決定掘進(jìn)速度的關(guān)鍵，通過優(yōu)化改進(jìn)出貨方式，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜條件下掘進(jìn)速度的大幅提高。

（1）原來施工大斷面（3.2m梁），每2天向前延1次皮帶機(jī)尾（12m），每天施工6m，現(xiàn)在小斷面（2.4m梁），每2個圓班拉1次機(jī)尾（18m），每天施工9m；每天小斷面比大斷面多施工3m，共縮短工期約30天。

（2）原來用的80皮帶機(jī)底托輥是直托輥，無法滿足運(yùn)料要求，為了不鋪設(shè)軌道，并用底皮帶運(yùn)料，特把底托輥也改用鉸接托輥，這樣就解決了用底帶運(yùn)料的問題，并少安裝5部絞車，即減少了設(shè)備的安裝，又減少了斜巷運(yùn)輸?shù)陌踩{，為斜巷運(yùn)輸?shù)陌踩峁┝吮Ｕ稀?/p>

（3）按巷道設(shè)計(jì)總長為

525m，如按正常方案施工，需鋪設(shè)1050m軌道，由于采用皮帶機(jī)上皮帶出煤矸，用底皮帶進(jìn)料，施工期間就不需在巷道內(nèi)鋪設(shè)軌道，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，也減少了斜巷運(yùn)輸?shù)陌踩{，有利于安全生產(chǎn)。

（4）以前皮帶機(jī)和鏈板機(jī)是直接搭接，即皮帶上的煤直接吐到鏈板機(jī)上運(yùn)走。而現(xiàn)在為了直接用皮帶機(jī)出矸，就改變了傳統(tǒng)的搭接方式，皮帶機(jī)和鏈板機(jī)不直接搭接，中間預(yù)留1m空間鋪設(shè)軌道，并把機(jī)頭抬高，使?jié)L筒的吐貨點(diǎn)距軌道的高度大于1.2m（吐貨點(diǎn)高于礦車上沿）。出煤時用溜槽連接皮帶機(jī)和鏈板機(jī)出貨（如圖5）；而出矸時，就把溜槽去掉，把礦車直接皮帶機(jī)頭前方，矸石直接由皮帶吐到礦車內(nèi)運(yùn)出（如圖6）。

2.5 改變延伸皮帶機(jī)尾的方法

原來三機(jī)聯(lián)合作業(yè)時，采用的是回柱絞車與皮帶機(jī)尾分開的方式，即先把絞車的鉤頭固定在己加固好的棚梁上，在絞車的帶動下機(jī)尾不斷向前延伸，這樣初期會導(dǎo)致皮帶機(jī)尾鉆底板而增加其摩擦力，后期會導(dǎo)致前方的絞車慢慢向上翅起，最后就會懸在空中從而減少其穩(wěn)定性，不利于拉機(jī)尾的安全。

而現(xiàn)在是直接把絞車固定在皮帶機(jī)機(jī)尾架上，解決了皮帶機(jī)尾鉆底、絞車懸空的問題，增加了拉機(jī)尾時皮帶機(jī)和絞車的穩(wěn)定性，大大縮短了延伸皮帶機(jī)尾的時間，更保障了拉機(jī)尾時的安全。

2.6 過程控制措施

使用皮帶機(jī)出煤矸、進(jìn)料的方法用的比較少，經(jīng)驗(yàn)不成熟，為了達(dá)到出煤矸和進(jìn)料的安全，使出煤矸及進(jìn)料的過程得到有效控制，采取如下措施：

（1）鋪設(shè)鏈板機(jī)的巷道施工大斷面（3.2m梁）。大斷面即可以鋪設(shè)鏈板機(jī)，也可在皮帶機(jī)頭處預(yù)留出矸的空間，這樣就可有效的控制出煤和出矸，實(shí)現(xiàn)煤矸分裝分運(yùn)。

（2）抬高機(jī)頭。鋪設(shè)皮帶機(jī)時，把機(jī)頭抬高，高度不低于1.4m，這樣就可以把矸石直接由皮帶吐到礦車內(nèi)外運(yùn)。

（3）皮帶機(jī)頭段施工10m大斷面（3.2m梁）。在皮帶機(jī)頭段需裝料，如機(jī)頭段施工小斷面，安全空間比較小，不利于正常裝料，所以在施工機(jī)巷時提前撐寬大斷面，為安全裝料創(chuàng)造有利條件。

（4）在皮帶機(jī)尾安設(shè)急停裝置及擋料裝置。在皮帶機(jī)尾安設(shè)急停裝置，保證了當(dāng)料由皮帶機(jī)頭轉(zhuǎn)運(yùn)到機(jī)尾或出現(xiàn)其他誤操作時能及時停止皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了皮帶出煤矸及進(jìn)料的安全。在皮帶機(jī)尾加裝一道擋料裝置，可以有效防止因誤操作或尖銳工具未卸掉進(jìn)入皮帶機(jī)尾而撕裂皮帶，保證裝卸料的安全。

3 效果分析

經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn)出煤矸及運(yùn)料效果良好，不僅提高了經(jīng)濟(jì)效益，更加快了掘進(jìn)施工進(jìn)度。月進(jìn)尺達(dá)270余米，超額完成了進(jìn)尺計(jì)劃，保證了工作面的正常接替。

（1）小斷面出煤量小，用皮帶出貨的效率較高，充分發(fā)揮了機(jī)械化作業(yè)效能，提高了施工進(jìn)度，保證了礦的生產(chǎn)接替。

（2）用底皮帶進(jìn)料，避免了斜巷打車環(huán)節(jié)，減少了事故點(diǎn)，有利于斜巷運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

（3）實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)直接出矸，杜絕了矸子進(jìn)入系統(tǒng)，大大提高了煤質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益，解決了皮帶機(jī)無法直接出矸石的難題。

（4）把絞車直接固定在皮帶機(jī)尾，改變了以前拉機(jī)尾的方法，有效的縮短了拉機(jī)尾所用時間。

參考文獻(xiàn)

[1]徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

[2]林偉，吳正海.百善煤礦殘留煤柱安全高效回收技術(shù)研究與實(shí)踐[J].能源技術(shù)與管理，2014，39（1）：82-83.