煤礦斜井綜掘機(jī)快速掘進(jìn)施工技術(shù)管理探究

張?jiān)骑w

（山西省長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西 長治 047100）

1 工程概況

山西長治縣經(jīng)坊煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.40Mt/a，為斜立混合式開拓方式，礦井主要布置主斜井、副斜井、進(jìn)風(fēng)立井和回風(fēng)立井4個(gè)井筒。其中主斜井井筒斜長717m，內(nèi)凈寬4.8m，標(biāo)準(zhǔn)凈斷面積為18m2，傾角22°，承擔(dān)煤炭提升功能，兼做進(jìn)風(fēng)和安全出口；副斜井井筒長719m，內(nèi)凈寬6m，標(biāo)準(zhǔn)凈斷面積為27.5m2，傾角20°，承擔(dān)材料和人員提升功能，兼作進(jìn)風(fēng)和安全出口。

井筒表土段較厚，達(dá)到幾十米，主要以風(fēng)沙積層、沖積層和黃土組成，土體松軟，含水率低，土體粘結(jié)性差。表土層下為中細(xì)砂層，硬度較大，抗壓強(qiáng)度達(dá)到98kPa。按照施工總體部署，主副斜井均采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，其中主斜井先行施工，施工表土段過程中出現(xiàn)局部塌落現(xiàn)象，整體成井速度較慢。針對(duì)主斜井成井較慢等問題，通過優(yōu)化斜井綜掘機(jī)掘進(jìn)技術(shù)，倡導(dǎo)全面質(zhì)量管理，大大提高了副斜井掘進(jìn)速度。

2 斜井快速掘進(jìn)技術(shù)分析

2.1 斜井綜掘法工藝介紹

同煤巷綜掘機(jī)掘進(jìn)相同，斜井綜掘的產(chǎn)生大大提高了井筒的掘進(jìn)速度，主要包括機(jī)頭掘進(jìn)、矸石運(yùn)輸和支護(hù)三個(gè)主要環(huán)節(jié)[5]。綜掘機(jī)掘進(jìn)從地面向開拓水平掘進(jìn)，掘出的碎石由皮帶輸送機(jī)裝入礦車或直接輸送至地面，掘進(jìn)遵循由上及下、從中心向四周的原則，即截割頭由巖層中上部開刀，向四周截割至設(shè)計(jì)斷面。斷面截割完成后，將碎石運(yùn)出，退出掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行前探液壓支架臨時(shí)支護(hù)，最后進(jìn)行網(wǎng)噴永久支護(hù)。

2.2 綜掘法機(jī)械化作業(yè)線

巖巷綜合機(jī)械化作業(yè)線需結(jié)合水文地質(zhì)進(jìn)行選擇，不僅需要考慮巖石的巖性，還需依照掘進(jìn)長度和掘進(jìn)斷面積判斷。綜掘機(jī)主要有懸臂式綜掘機(jī)和全斷面綜掘機(jī)兩種，懸臂式綜掘機(jī)較為普遍。經(jīng)坊煤礦采用懸臂式綜掘機(jī)加單體錯(cuò)桿鉆機(jī)相配合的綜合機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)線，主要包括了懸臂式綜掘機(jī)、皮帶輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、單體鉆機(jī)、通風(fēng)降塵設(shè)施等系統(tǒng)。該機(jī)械化作業(yè)線不僅工藝操作簡便，掘進(jìn)速度快，而且安全性能好，充分保證圍巖的穩(wěn)定性。

2.3 影響掘進(jìn)因素

（1）地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造是影響巷道掘進(jìn)的首要因素，具體地質(zhì)因素有巖巷的硬度、圍巖穩(wěn)定性、特殊地質(zhì)構(gòu)造、巖石含水率等。地質(zhì)條件越好，就越有利于巷道的掘進(jìn)，反之，地質(zhì)條件越差，存在的風(fēng)險(xiǎn)越大，需要的機(jī)械設(shè)備越多，就越制約井筒的快速掘進(jìn)。經(jīng)坊煤礦，含有較厚的表土地層，且?guī)r石地層硬度偏軟，節(jié)理豐富，在很大程度上制約了井筒掘進(jìn)。

（2）掘進(jìn)和配套設(shè)備

機(jī)械化程度越高，生產(chǎn)效率越高。因此，在斜井掘進(jìn)過程中采用綜合性機(jī)械化作業(yè)技術(shù)，更有利于斜井的早日完工。在斜井綜掘施工中最主要的是選擇合適的綜掘機(jī)，選擇性能優(yōu)良的掘進(jìn)機(jī)，對(duì)整個(gè)機(jī)械配套起著至關(guān)重要的作用。其他配套設(shè)施也尤其重要，經(jīng)坊煤礦斜井開挖采用皮帶輸送機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)輸能力大，工作持久，生產(chǎn)效率高。

（3）施工工藝

合理的施工工藝對(duì)斜井掘進(jìn)十分重要，假如能最大限度地實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，可以有效地加快井筒掘進(jìn)。經(jīng)坊煤礦采用機(jī)載的錨桿鉆機(jī)進(jìn)行鉆眼和安裝錨桿，有效地縮短了支護(hù)作業(yè)時(shí)間。合理的施工工藝需要各種工種嚴(yán)格按照生產(chǎn)工序作業(yè)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)作業(yè)和平行作業(yè)，縮短循環(huán)作業(yè)時(shí)間。

（4）隊(duì)伍素質(zhì)

勞動(dòng)者和管理者的素質(zhì)直接影響工作完成的好壞。施工之前應(yīng)通過培訓(xùn)等措施提高勞動(dòng)者的生產(chǎn)積極性和安全生產(chǎn)知識(shí)水平。管理者要求具有一定的組織能力、管理能力和專業(yè)技術(shù)水平，另外需要具備安全生產(chǎn)掌控能力。

（5）施工組織管理

斜井機(jī)械化掘進(jìn)離不開科學(xué)的施工組織管理，合理組織才能使井筒掘進(jìn)更安全高效、快速低耗。高效的施工組織管理要求施工工序的關(guān)鍵線路最短，勞動(dòng)組織合理，施工作業(yè)方式正確。

3 斜井掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化

3.1 測量技術(shù)優(yōu)化

經(jīng)坊煤礦礦井的測量包括兩部分：一是施工放線測量，保證掘進(jìn)沿著設(shè)計(jì)的位置推進(jìn)；二是圍巖動(dòng)態(tài)監(jiān)測，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，判斷圍巖變化情況，從而保證施工安全進(jìn)行。為了降低斜井測量放線耗用時(shí)間，摒棄了單獨(dú)使用全站儀換站密度大且需時(shí)間計(jì)算等不利因素，采用激光指向儀配合全站儀進(jìn)行放線，不僅節(jié)省了測量放線的時(shí)間，而且提高了測量的精度。斜井圍巖的收斂量控制在3mm以內(nèi)，如果連續(xù)3d出現(xiàn)大于3mm的情況，則需要進(jìn)行預(yù)警，因此需要每天進(jìn)行圍巖變形測量。經(jīng)坊煤礦將放線測量與動(dòng)態(tài)檢測合二為一，測量人員在放線結(jié)束后即進(jìn)行圍巖收斂監(jiān)測，這樣做的好處是大大節(jié)約了測量的時(shí)間。

3.2 綜掘開挖技術(shù)優(yōu)化

首先需要對(duì)綜掘機(jī)的開挖時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，保證開挖所占時(shí)間小于1.5h，為了達(dá)到這個(gè)目的，需要使掘進(jìn)頭的行駛線路為最優(yōu)，防止循環(huán)往復(fù)耗用時(shí)間。另外掘進(jìn)頭掘進(jìn)應(yīng)盡量沿巖石的層理面掘進(jìn)，減少阻能，總體從下往上依次截割。除了開挖占用時(shí)間較多外，出渣速度也直接影響了掘進(jìn)的快慢。在經(jīng)坊煤礦掘進(jìn)裝渣過程中，由于滲流水的作用，渣土與水結(jié)合形成泥漿，造成裝渣困難。經(jīng)坊煤礦對(duì)裝渣剩余的泥漿派專人處理，采用帶裝斗的鐵鍬進(jìn)行同步收集，放入機(jī)斗內(nèi)。在掘進(jìn)過程中，同步制作排水溝，將掘進(jìn)頭出的滲流明水引進(jìn)排出。

3.3 支護(hù)優(yōu)化

對(duì)于錨噴支護(hù)中的錨桿施工進(jìn)行優(yōu)化，縮短鉆機(jī)打眼時(shí)間。具體為加大設(shè)備投入，多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)鉆眼，對(duì)工人進(jìn)行培訓(xùn)，提高操作水平，嚴(yán)格按照規(guī)范及方案施工，定時(shí)維護(hù)機(jī)具設(shè)備。人工立拱架的方式不僅強(qiáng)度高，而且時(shí)間占用較長，導(dǎo)致開挖效率低，經(jīng)坊煤礦采用綜掘機(jī)向拱角兩側(cè)進(jìn)行超挖，用混凝土填實(shí)來架立鋼拱架。

3.4 工序作業(yè)優(yōu)化

將各工序盡可能地進(jìn)行平行作業(yè)，使人員與機(jī)械設(shè)備有效地配合，可以大大加快施工進(jìn)度。經(jīng)坊煤礦通過對(duì)放樣測量與圍巖監(jiān)測平行作業(yè)，渣土運(yùn)輸與綜掘機(jī)掘進(jìn)平行作業(yè)，臨時(shí)支護(hù)與永久支護(hù)平行作業(yè)等優(yōu)化作業(yè)工序。

4 快速掘進(jìn)管理措施探究

隨著井筒向下延伸，經(jīng)坊煤礦各類地質(zhì)條件逐漸復(fù)雜，掘進(jìn)系統(tǒng)也變得復(fù)雜，難度增大。為了正?？焖俚鼐蜻M(jìn)，需要進(jìn)行科學(xué)的安排，制定準(zhǔn)確的施工目標(biāo)，優(yōu)化施工方案，提出合理的管理措施。

在施工質(zhì)量方面，需要制定施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行，防止井筒出現(xiàn)坍塌等事故進(jìn)而返修耽誤工期。在頂板控制管理方面，嚴(yán)格控制空頂距，防止冒頂事故，過斷層等特殊地層時(shí)應(yīng)加強(qiáng)觀測，及時(shí)清理懸掛松散巖石。在施工制度方面，應(yīng)嚴(yán)格實(shí)行連責(zé)追究制度、事故分析制度、質(zhì)量評(píng)估制度、質(zhì)量動(dòng)態(tài)檢查制度、整改質(zhì)量制度等。在機(jī)械設(shè)備管理方面，要制定設(shè)備管理控制制度，完善設(shè)備的控制體系，保證設(shè)備的性能及各配套設(shè)備的完好。在現(xiàn)場管理方面，制定班前會(huì)、交接班及安全生產(chǎn)責(zé)任制等生產(chǎn)制度，從行政、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全教育和防突幾個(gè)方面設(shè)立約束機(jī)制，重點(diǎn)管理一通三防。

5 制約因素與對(duì)策分析

經(jīng)坊煤礦斜井采用懸臂式巖巷掘進(jìn)機(jī)機(jī)械化配套作業(yè)線，綜掘機(jī)為三一重裝生產(chǎn)的EBZ-200型巖巷綜掘機(jī)，錨桿鉆機(jī)型號(hào)為MQT-130，配備可伸縮皮帶輸送機(jī)（DTL80/15）等。通過主斜井的掘進(jìn)過程分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致井筒掘進(jìn)緩慢的主要原因有：井筒通風(fēng)不足，皮帶輸送機(jī)和綜掘機(jī)經(jīng)常故障，工人技術(shù)水平普遍較低，單個(gè)工序耗時(shí)太長等。

針對(duì)制約因素提出相應(yīng)的改善對(duì)策，首先對(duì)機(jī)械設(shè)備加強(qiáng)維修保養(yǎng)管理，保證設(shè)備正常運(yùn)行，通過培訓(xùn)提高各工種的技能水平，制定工作激勵(lì)制度增加工作的積極性，嚴(yán)格執(zhí)行通風(fēng)管理制度。

6 改善效果及結(jié)論

在副斜井施工中，人員管理素質(zhì)提升，工人技術(shù)水平提高，停機(jī)事件逐漸減少，掘進(jìn)效率大步提升。井筒掘進(jìn)最高日進(jìn)尺20m，月最高進(jìn)尺470m，創(chuàng)造了該地區(qū)斜井掘進(jìn)速度記錄。該礦副斜井施工的巨大成功，為今后斜井綜合機(jī)械化掘進(jìn)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和可靠的數(shù)據(jù)。