大斷面巖巷機械化作業線快速掘進施工技術應用

張云魁 祁樂

（河南能源化工集團鶴煤三礦，河南鶴壁 458000）

大斷面巖巷機械化作業線快速掘進施工技術應用

張云魁 祁樂

（河南能源化工集團鶴煤三礦，河南鶴壁 458000）

為了解決鶴煤三礦采掘工作面的接替日益緊張的難題，提高其四水平南翼皮帶巷的掘進速度，從破、裝、運等影響因素，采用液壓掘進鉆車鉆孔+挖掘裝載機裝巖+礦車出矸的巖巷機械化作業線。實踐表明，該機械化作業線提高了巖巷掘進速度和工程質量，降低了勞動強度，為礦井的安全高效生產打下了堅實基礎。

大斷面巷道；快速掘進；巖巷機械化作業線

鉆爆法和綜合機械化掘進法是目前煤礦巖巷掘進采用的主要方法，多數礦井普遍采用鉆爆法進行掘進。而從使用情況來看，鉆眼爆破法是我國煤礦巖巷掘進主要應用的破巖方法，廣泛運用于各種巖巷掘進機械化作業線中，約占總巷道掘進的90%以上［1］。要使巖巷機械化作業線發揮高效率，應從爆破效率、提裝巖效率和縮短矸石轉運時間三方面來考慮。本文以鶴煤三礦四水平南翼皮帶巷為工程背景，針對該礦采掘緊張、巷道工程量大及掘進速度慢等問題，通過研究分析提出了液壓掘進鉆車鉆孔+挖掘裝載機裝巖+礦車出矸的巖巷機械化作業線，有效地提高了掘進效率，為該礦的高效安全生產打下了堅實的基礎。

1 工程概況

四水平南翼皮帶巷位于鶴煤三礦第三水平，如圖1所示，巷道全長910.5m，巷道設計斷面為掘寬×高=5 200mm× 4 000mm；凈斷寬×高=5 000mm×3 800mm，直墻半圓拱斷面，斷面面積S掘=17.90m2，S凈=16.32m2。支護方式為錨網噴支護，錨桿間排距為700mm×700mm，頂部采用11根φ22mm×2 000mm的螺紋鋼錨桿，兩邊采用4根φ22mm× 2 000mm的螺紋鋼錨桿，金屬網由φ6.5mm鋼筋加工，規格2 000mm×1 000mm，網目100mm×100mm，搭接100mm，噴厚100mm。砼強度等級為C20。四水平南翼皮帶巷在中細粒砂巖和砂質泥巖中施工，巖石普氏硬度系數為3～4，預計正常涌水量為0.5～3.0m3/h，最大涌水量3.0～8.0m3/h，預計絕對瓦斯涌出量0.52m3/min。

圖1 四水平南翼皮帶巷平面示意圖

2 巖巷作業線主要設備參數

2.1 CMJ2-17煤礦用液壓掘進鉆車

四水平南翼皮帶巷采用CMJ2-17煤礦用液壓掘進鉆車進行鉆孔（見圖2），該鉆車總功率55kW，總質量8.8t，鉆車鉆臂數量為2個，鉆孔直徑φ43mm，鉆孔深度2 600mm，鉆孔速率4m/min，工作范圍（寬×高）=（2 000× 2 000）～（5 500×4 200），運行狀態尺寸（長×寬×高）= 7 400mm×1 160mm×1 750mm，外形尺寸（長×寬×高）= 702mm×200mm×192mm，擺角為內外45°，俯仰±180°，爬坡角度≤14°。

圖2 CMJ2-17煤礦用液壓掘進鉆車結構示意圖

2.2 ZWY-120/55L防爆型履帶式挖掘裝載機

四水平南翼皮帶巷采用ZWY-120/55L防爆型履帶式挖掘裝載機進行裝巖，該機為電機傳動履帶行走方式，機身運輸狀態長×寬×高=9 200mm×1 980mm×2 350mm，機身工作狀態長×寬×高=9 200mm×1 980mm×2 350mm，整機質量13.2t，總功率55kW，爬坡能力≤32°，裝載能力120m3/h，挖掘高度5 900mm，挖取距離2 470mm，工作臂最大回轉角度±55°，最大工作壓力32MPa。

3 巖巷作業線特性分析

3.1 液壓鉆車鉆眼

相比于鶴煤三礦使用的YTP-28型氣腿式鑿巖機，CMJ2-17煤礦用液壓掘進鉆車具有以下幾項優勢。

3.1.1 鉆眼速率快。四水平南翼皮帶巷巷道共布置了78個炮眼，采用CMJ2-17液壓掘進鉆車可在70min內完成，而氣動鑿巖機則需要200min，鉆眼速度大幅提升，極大地縮短了鉆孔和正規循環時間，降低了人員的勞動強度。

3.1.2 鉆孔質量高。在使用傳統的YTP-28氣腿式鑿巖機進行鉆眼時，由于人工打眼，因此很難使鉆孔達到“平、直、齊、準”，鉆孔質量差。而采用液壓鉆車鉆眼進行鉆取炮眼時，眼孔質量較高，爆破后的巷道成型較好，也節省了材料。

3.1.3 改善了工人作業環境，施工安全系數較高。較氣動鑿巖機相比，液壓掘進鉆車鉆眼時，作業環境噪聲降低，減小了粉塵濃度，增強了能見度，改善了作業環境。鉆車操作人員位置距離工作面5～7m，在永久支護下工作，不會因冒頂、片幫而發生人員傷亡事故，也不會出現斷釬傷人現象，增加了施工的安全系數。

3.2 “挖掘裝載機+膠帶運輸機+礦車”排矸系統

在巖巷掘進中，裝巖排矸是巖巷鉆爆施工耗時最多的工序，一般占循環作業時間的50%左右。而隨著礦井巖巷掘進機械化水平的提高，相應的礦井裝巖、運輸能力已成為制約巷道掘進技術發展的重要因素［2］。因此，四水平南翼皮帶巷針對斷面大，裝巖排矸多，采用了“挖掘裝載機+膠帶運輸機+礦車”的連續排矸運輸方式，與傳統的“耙斗裝巖機+礦車”的間斷排矸相比，該運輸方式有以下優點。

3.2.1 出矸效率明顯提高。傳統的“耙斗裝巖機+礦車”的間斷不連續排矸系統裝巖排矸時間較長，且出矸不徹底，尤其是在巷道兩邊的下部需安排人員清理，耗時費力，同時耙斗裝巖機工作方式落后，且需隨著巷道的掘進頻繁移動和固定尾輪，而其使用的鋼絲繩也存在較大的安全隱患。“挖掘裝載機+膠帶運輸機+礦車”的連續排矸系統中挖掘裝載機機動靈活，扒矸范圍大，能將工作面的矸石清理干凈，且矸石經過臨時矸石倉可以隨時放矸，可使掘進和排矸平行作業，極大地縮短了裝巖排矸的時間，提高了生產效率。

3.2.2 節省了設備移動時間。傳統的“耙斗裝巖機+礦車”的間斷不連續排矸系統需要停掘1個圓班專門進行移耙巖機和釘道工作，不僅占用時間和人力，而且危險因素較多；“挖掘裝載機+膠帶運輸機+礦車”的連續排矸系統每施工10m就前移1次機尾，而且省去了釘道時間。因此，“挖掘裝載機+膠帶運輸機+礦車”的連續排矸系統省時省力，安全高效。

3.3 巖巷作業線使用中存在的問題

①液壓掘進鉆車和防爆型履帶式挖掘裝載機機械化程度高，對操作人員和維修人員的素質和技能要求較高；②鉆孔沖擊力大，在工作面巖石破碎，掘進工作面易出現片幫，因此裝藥前需對工作面掉落矸石進行清理，占用一定的時間和人力。

4 結語

采用該巖巷作業以來，月掘進速度均在90m左右，工程質量得到了大幅提升，鉆眼速率快，鉆孔質量較高，保證了光爆效果；同時，降低了工人的勞動強度，節省了人力，提高了勞動效率，實現了大斷面巖巷安全、快速、高效掘進。

［1］趙宏偉.我國煤礦巖巷快速掘進技術現狀及展望［J］.煤炭科學技術，2012（1）：5-7.

［2］劉鵬，柳維.大斷面斜巷機械化配套快速施工［J］.建井技術，2012（5）：13-15.

Application of Rapid Excavation in Large-section Rock Roadway Mechanized Operation Line

Zhang Yunkui Qi Le
（Hebi No.3 Coal Mine，Henan Energy and Chemical Industry Group，Hebi Henan 458000）

In order to solve the problem of increasing tension in the mining face of Hebi No.3 Coal Mine,and to im?prove the driving speed of its four-level south wing belt roadway,the drilling,drilling and digging of hydraulic driv?ing drilling rig were adopted.Loader rock+tub loaded rock out of the rock mechanized operation line.Practice shows that the mechanized operation line has improved the speed of rock tunneling and engineering quality,reduced the labor intensity,and laid a solid foundation for the safe and efficient production of the mine.

large section roadway；rapid excavation；rock road mechanized operation line

TD263.3

：A

：1003-5168（2017）01-0089-02

2016-12-03

張云魁（1985-），男，專科，助理工程師，研究方向：巷道掘進技術。