半煤巖巷道快速掘進工藝研究應用

劉玉　孫航

摘要：為了進一步提升半煤巖巷道掘進施工的效率，應用鉆眼爆破施工方法，合理設計爆破方案，在半煤巖巷道快速掘進施工中取得了良好的效果；通過對圍巖位移進行了監測分析，得出采用鉆眼爆破施工方法的合理參數，快速掘進施工技術應用，能夠顯著提升整體掘進效率。

關鍵詞：半煤巖巷道快速掘進；工藝概述；方法；優化；效果

1.前言

某煤礦目前正在開采五2以及六4煤層，這2個煤層均屬于薄煤層，厚度分別為1.3、0.9m，煤層傾角14°左右，屬于緩傾斜煤層。在此半煤巖巷道的掘進過程中，是從煤層的底板進行掘進施工，掘進所涉及的巖層結構主要為粉砂巖以及泥巖，水文及地質情況相對簡單，只是在個別位置處頂板出現淋水，正常涌水量0.5m3/h，最大涌水量1m3/h，不會給施工帶來太大的影響。26915工作面的機巷坡度14°，總的巷道長度600m左右，順煤層進行掘進施工。26915工作面機巷的標高在+154～+174m之間，開采的水平是-178m。

2.半煤巖巷道快速掘進工藝概述

我國絕大部分煤礦為井工開采方式。在煤炭資源儲量中，中薄煤層和不超過2m煤層占有相當大的比例，因此，在煤礦開采過程中，會涉及非常多的半煤巖巷道開采工作。在存在煤與瓦斯突出問題的煤礦開采過程中，為了確保煤礦能夠安全的開采，進行回采作業之前，應當對煤層的瓦斯進行預抽處理，通常都會設置底抽巷或者布置高抽巷等，這些巷道一般都是半煤巖巷道。在半煤巖巷道的斷面中，頂板或者底板位置處存在巖石層。因為巖石層硬度大，導致鉆眼施工困難，巷道掘進效率低。現階段，巷道掘進過程中所采用的工藝技術主要有鉆爆方法和綜合機械方法。對于全巖巷道，多數是應用鉆爆方法，配備裝巖機以及鑿巖臺車等設備。現在，通過應用巖巷掘進設備能夠將非常堅硬的巖石加以切割，可以顯著提高掘進效率。不過，巖巷掘進設備的成本相對較高，設備運行維護所需費用較大，而且只適合應用在長距離的巷道之中，因此，此種掘進設備很難進行全面推廣使用。

針對半煤巖巷道掘進施工來說，由于巖石的厚度以及硬度存在差異，所需的掘進設備要求也有所差異。在選擇掘進方式以及掘進設備的過程中，應當依照煤礦開采的實際情況，采用適宜的技術及設備：①依據巷道長度選擇。如巷道的掘進長度≤500m，適宜采用鉆爆法施工，配備耙斗機裝載。若巷道的掘進長度超過500m，適宜采用綜合機械化掘進法施工。②依據巷道巖性進行選擇。若巖層厚度超過0.7m、巖石硬度>7的情況下，在采用綜合機械化掘進工藝時，應當配備重型硬巖掘進設備。否則，不僅不能確保單進水平，還會增加設備配件的消耗量。對此可采用松動爆破作為綜掘施工的輔助手段，最大限度地降低切割巖石的數量。若采用鉆爆法施工，就要優化施工組織，這樣才能保證掘進效率。

3.原掘進方法

井下掘進工作中，通常只有一個自由表面（暴露的煤與巖體之間的界面和空氣被稱為自由表面）。為了獲得良好的爆破效果，必須人工創建多個自由表面。這是第一步，工作中，如果爆破效應不好，巷道的爆破質量得不到保證，煤層頂板可能受損，給支護工作帶來很大困難。原有的巷道施工方法采用氣腿式鑿巖機打眼，然后依次對輔助眼，周邊眼和頂部眼進行爆破，最終達到設計規格，然后用碎石機將已經爆炸的煤矸裝入皮帶輸送機。這種開挖方式，施工工藝復雜，材料投入量大，開挖速度慢，影響了礦山的生產連接，安全生產和經濟效益。

4.改進后掘進方法

通過研究工作面煤巖比和巖體結構特征，工作面煤巷的煤層厚度基本符合額EBZ-220型掘進機。覆蓋巖石的煤層是堅硬的屋頂，具有良好的整體性。首先，EBZ-200型掘進機用于在工作面上切割煤巷道的全部煤部分，該裝置的橋式裝載機用于將工作面煤輸送至輸送帶并將其運出工作面。工作面是人工創建的自由表面，取代原來的鉆孔和凹槽工作。

5.綜掘工作面合理化管理

5.1強化現場管理

在常規綜采工作面挖掘實踐中，積累了一定的現場管理經驗。但由于工作面臨諸多困難因素，在各種復雜條件下，沒有先例可以借鑒。為保證項目試驗工作的順利進行，確保工作面的安全生產，在深入理論研究的基礎上，重點抓好瓦斯治理，瓦斯治理和水害防治，優化全程-特殊條件下的綜合挖掘。復雜地質條件下屋面事故的防治技術與研究。

5.2創新管理，更新設備，優化施工工藝

為確保采礦合理協調發展，采用新型設備EBZ-220型掘進機在G-20-021080工作面進行風洞開挖施工，實現了快速掘進。這種掘進機的主要特點：

（1）采用混合電機和液壓傳動，體型矮小，結構緊湊，操作方便，可靠性強，運行平穩。

（2）液壓系統采用變壓泵系統，不僅提高了效率，而且減少了系統發熱。

（3）配有內噴和外噴裝置，可有效抑制切割時產生的灰塵。

（4）主要液壓元件采用進口元件。

（5）采用截錐形切割頭，單刃力大，切齒合理布置，斷層破巖強，切割振動小，工作穩定性好，切割臂上下擺動實現聯動。

（6）采用獨特的分裝配流系統，降低在切割煤（巖）過程中的事故率，提高效率。

6.改進后掘進工藝方法的創新點

6.1改進的開挖方法是充分利用EBZ-220掘進機的特點，快速開采煤層，減少爆破次數，與原有開挖方法相比，開挖速度提高，勞動強度降低。

6.2減少爆破次數可減少巷道頂部巖體的破壞，增加圍巖的支護作用，并將排距由原來的0.9m增加到1.1m。與此同時，在綜掘設備掘進過程中，巷道的維護也減少了，以節省后期巷道的開挖物料成本和維修費用。

7.經濟效益

上述開挖技術目前在巷道開挖中得到推廣和不斷完善，取得了明顯成效，降低了成本，減少了生產工藝，降低了勞動強度，增加了生產量速度，并創造了安全的生產環境，標準化工作明顯改善。

8.結束語

在制定半煤巖巷道快速掘進方案之前，應當對一些不可控的因素進行全面測量，要對可控因素對半煤巖巷道掘進速率的影響進一步優化設計。另外，在煤礦掘進過程中，人的因素也是非常重要的影響因素，要持續健全人員管理制度，充分發揮出人員的能動作用，以便增加掘進速率。

參考文獻：

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