大斷面巖巷掘進裝備工藝改革研究與應用

諸葛祥華 左海峰

摘 要：隨著礦井的發展，傳統的大斷面巖巷掘進裝備及施工工藝已不能適應生產的需要，所以說裝備升級、工藝改革是提高工效和進尺的關鍵因素。本文結合王樓煤礦實際，重點論述大斷面、大坡度巖巷掘進裝備升級、工藝改革研究與應用。

關鍵詞：大斷面；大坡度；巖巷掘進；裝備升級

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.070

0 引言

王樓煤礦大斷面巖巷掘進，采用傳統的裝備及施工工藝，炮泥封孔爆破，耙裝機后跟皮帶出矸。打眼、爆破、出矸效率均較低，人工工效低，導致月進尺偏低。所以裝備升級、工藝改革是提高工效和進尺的關鍵因素。王樓煤礦根據自身礦井實際情況和集團公司要求，立足當前，著眼長遠，力爭建設一支巖巷炮掘快速掘進專業化隊伍，打造一流大斷面巖巷快速掘進作業線。

1 礦井巖巷掘進裝備應用概況

王樓煤礦通過前往先進礦井下井參觀學習、跟班寫實和外出考察、調研的方式，并且經過“安全、技術、經濟”一體化論證，最終確定采用履帶式全液壓鉆車打眼，履帶式挖掘式裝載機、伸縮主運輸皮帶機、梭式礦車（緩沖倉）配合出矸、側卸式裝巖機整平底板，形成巖巷快速、機械化掘進作業線。人工打眼，采用YT-28（或7655型）風鉆，鉆桿為六角中空釬桿（B22mm），鉆頭Ф32mm柱齒鉆頭打眼，采用耙裝機或側卸式裝巖機出矸，待掘進距離滿足安裝履帶式全液壓鉆車、履帶式挖掘式裝載機、伸縮主運輸皮帶機時，形成巖巷快速、機械化掘進作業線。

2 大斷面、大坡度巖巷掘進裝備升級、工藝改革應用

2.1 履帶式全液壓鉆車

（1）全液壓雙臂、配合Ф38mm鉆釬、Ф43mm柱齒鉆頭施工炮眼，打眼速度0.8-2m/min，適應于大斷面（7.3*5.5m）、大坡度（≤26°）巷道作業。（2）液壓平動鉆臂具有使推進梁全方位保持平行的功能，可直接、快速、準確定位；鉆孔與孔之間相對平行、無需人工校準平行、操作簡單、能極好的控制孔與孔間距精度與平行度。（3）機身小、結構緊湊、重心低、機動靈活、噪音低、動力單一、耗能小，可大幅度改善工作環境及提高施工效率和質量。

此設備代替人工打眼，雙臂雙眼同時施工，效率較人工風鉆打眼提高60%，打全迎頭眼時間由原來的5h縮短至2h，同時大大降低了職工的勞動強度。

2.2 履帶式挖掘式裝載機

（1）底盤設計參考小松挖掘機結構形式，采用液壓馬達驅動履帶行走機構，結構緊湊﹑機動靈活，可在潮濕有積水的巷道里工作。（2）全液壓傳動和系統負載傳感控制及先導閥操作，推進力大，扒取范圍廣，借助最佳的液壓系統，均衡分配油量，令鏟斗、小臂、大臂、動臂進行靈活、快捷、高效的作業，實現真正的隨心所欲。（3）全斷面裝巖，不留死角，不需人工輔助清理工作面。（4）適應于大斷面、大坡度（≤26°）巷道作業。（5）配備了液壓破碎錘，能夠快速切換。（6）二運通過“機械抓手”與本體連接，可以輕松拆卸與安裝。

采用履帶式挖掘式裝載機出矸，即避免了使用耙裝機來回施工錨樁眼、挪移回頭輪、拉鋼絲繩、人工整平底板等，而且避免了停頭挪移耙裝機、延伸皮帶尾、鋪道等工序，又降低了職工勞動強度，提高了施工效率，保證了一次成巷，速度較耙裝機提高50%，出矸時間由原來的4小時縮短至2小時，另外裝載機本身配有破碎錘，能夠快速切換，能有效處理爆破產生的大塊，進一步提高了出矸效率，另一優點就是迎頭矸石清理徹底，特別是邊角浮矸能有效清理干凈，創造了良好的支護條件，同時若爆破時出現欠挖，也可使用裝載機自帶的破碎錘進行處理。

2.3 側卸式裝巖機

鏟斗額定容量0.6m?，鏟斗寬度1741mm，最大牽引力50kN，行走速度2.2km/時，功率45kW，爬坡角度16°，最小離地間隙200mm，外形尺寸 4508*1741*2350 mm。

（1）采用電動—液壓傳動，履帶牽引，是替代耙裝機的理想設備。（2）結構緊湊，布局合理，具有牽引力大，機動靈活性好，作業線短，運輸安裝方便。（3）生產效率高、斗容大、插入力大，可顯著降低體力勞動強度。（4）作業安全、操作舒適性好、噪聲低、設備故障率低、便于使用和維護。（5）能快速整平巷道底板，一次成巷，與耙裝機相比，加快了施工進度。

2.4 工藝創新

（1）差異化支護。根據現場頂板情況實行差異化支護，部分頂板砂巖完好地段適當增大錨桿間排距，錨索間排距也根據現場情況合理布置。（2）適當增大循環進尺，根據圍巖揭露情況，及時進行循環進度變更，當頂板完整并且穩定時，適當增大循環進尺（2網變更為3網），提高掘進效率。（3）堅持初噴漿工藝（臨時支護），同時調研先進炮掘臨時支護方式，力爭早日實現自動化。（4）炮塞代替炮泥封孔，提高裝藥效率；使用二級煤礦許用乳化炸藥，規格為Ф35mm。（5）堅持使用薄噴技術。（6）采用直聯網、高強高預緊力錨桿、濕噴工藝等新工藝、新支護材料的應用，實現長距離濕噴作業，取消傳統潮料噴漿。（7）中深孔爆破技術，提高循環進尺。大斷面炮掘迎頭打眼深度不低于2.5m，同時改進掏槽方式（單排楔形掏槽變成雙楔掏槽）爆破循環進尺不得低于2.2m。（8）各掘進工作面施工前先形成工作面運料、排矸系統，提高系統運行效率，各掘進工作面力爭全部使用皮帶+專用緩沖倉出矸，不能形成緩沖倉采用梭式礦車緩沖，實現工作面連續排矸，提高出矸效率。輔助運輸系統優先考慮單軌吊和卡軌車，材料運輸嚴格執行一站式材料運輸方案，保障工作面的材料供應，提高運料效率，降低職工勞動強度，使人員將更多的精力放在迎頭。

3 效益情況及推廣應用

3.1 效益

人員較原來減少9人，按照2016年采掘平均工資水平13萬元/人計算，年節約人工成本153萬元，另外由于掘進速度加快節約了人員的社保費用和高溫費用，按照2016年社保成本約4萬元/人計算、高溫費用每月6萬元，年均節省108萬元。綜上每年節約費用261萬元。

3.2 推廣應用

本套掘進裝備目前在王樓煤礦三采膠帶下山（下）成功應用，在人員配置方面，班組打眼工由原來的6人，減少到3人，加上采用“一站式”運輸的方式節省人員，整個隊伍配置44人，較原來減少9人；掘進斷面19.3㎡、坡度-18°的巖石巷道計平均月進尺75m，較之前提高15.4%，人工工效0.12m/工，工效提高10%。

作者簡介：諸葛祥華（1975-），男，山東臨沂人，本科，副高級工程師，副礦長，研究方向：礦山開采管理。