大斷面巖巷機械化作業線的實踐應用研究

王俊偉

（山西焦煤汾西礦業宜興煤業，山西 孝義 032300）

宜興煤礦從投產以來，綜采放頂煤技術、煤巷綜掘、巖巷機械化作業線在井下得到應用和長足的發展，取得了巨大的經濟效益。在大斷面巖巷機械化方面也做了有益的探索和嘗試，以CMJ2-17液壓掘進鉆車、ZCY-60全液壓側卸式裝巖機和扒裝機為主要配套設備的大斷面巖巷機械化作業線在-700西大巷的成功應用，解決了在大斷面巖巷施工中所遇到的設備不配套、施工進度慢等難題，積累了一定的經驗。

1 概況

1.1 工程概況

-700西大巷掘進層位于太原組的七灰到山西組的頂部，巷道穿過的巖層主要有灰巖、砂巖、粉砂巖、粘土巖、煤和泥巖。巷道為半圓拱錨噴支護斷面，巷道凈寬4800mm，墻高1650mm，噴厚150mm，掘進斷面19.4m2，凈斷面16.96m2。

1.2 常見的巖巷機械化作業線

以往普遍采用的巖巷機械化作業線以CTH10-2F型液壓鉆車、ZC-7型側卸式裝巖機、梭車或皮帶轉載機為主要配套設備。因CTH10-2F型液壓鉆車水平鉆進最大高度為3.53m，只能適用于小于14m2的斷面。隨著綜放技術的發展，巷道斷面有不斷擴大的趨勢，如何提高掘進速度和機械化水平顯得尤為重要。大斷面（S＞14m2）巖巷機械化作業線的施工工藝和施工技術，需進一步的探索和研究。

2 作業線施工裝備

目前適用于巷道斷面大于14m2以上的液壓鉆車，國產的主要有CMJ2-17液壓掘進鉆車，其最大適用寬度6.15m，最大適用高度4.2m；ZCY-60全液壓側卸式裝巖機與ZC-7等型號相比，其鏟斗容積與當前運輸礦車的容積基本上相匹配（1.2:1）。

3 出矸系統工藝設計

大斷面巖巷掘進工作面的排矸速度是影響掘進速度的主要因素之一。在大斷面巖巷機械化作業線中，根據現場實際，在傳統的梭車或倉式列車轉載出矸系統和扒裝機出矸系統的基礎上，設計出側卸式裝巖機與扒裝機出矸配套的出矸系統，其工藝流程如下圖1所示。

在礦車供應充足的情況下，側卸式裝巖機可直接向礦車裝矸；如礦車供應不及時，為縮短循環時間，側卸式裝巖機迎頭裝矸后卸矸至扒裝機前，礦車送到后由扒裝機裝矸至礦車，保證了排矸系統的暢通。

圖1 出矸工藝流程圖

4 作業線施工工藝方案分析

4.1 打眼放炮

CMJ2-17液壓掘進鉆車經扒裝機右側進入工作面按爆破說明書要求打全茬炮眼，并設定好相關的爆破參數。

4.2 臨時支護及施工錨桿

放炮后嚴格執行敲幫問頂制度，人員進入工作面先用長把工具找掉迎頭及頂幫的浮矸活石。臨時支護使用吊掛式撅頂道及安全點柱（各5根）。吊掛式撅頂道采用2英寸鋼管加工，長度為4 m，配用6分鋼絲繩制作繩頭，長度不少于500mm。安全點柱為礦自制的帶有初撐力可伸縮的金屬安全點柱。撅頂道與頂板之間用半圓木接實接牢，安全點柱應上下接實頂底板，巷道超高時應穿鞋戴帽。

在以全液壓鉆車為主，側卸式裝巖機相配套的大斷面巖巷機械化作業線中，理論上也可采用液壓鉆車打錨桿眼，但放炮后必須將迎頭矸石出凈，液壓鉆車方能進入工作面打眼，工時利用率低，空頂時間較長，不能及時支護。而鑿巖機不需將迎頭矸石出凈即可打眼，故現場選用7655型鑿巖機打錨桿眼。注樹脂錨桿時，應先將錨桿眼用壓風沖洗干凈，用錨桿將錨固劑送入眼底后，再用手扳鉆旋轉30s注入，用小木楔將錨桿桿體楔住，取下氣扳機，15min上好托板旋緊螺母。錨桿間排距700×700mm，樹脂錨固劑選用Z2835型（Φ28 ×350mm）。拱頂錨桿距迎頭距離不得超過一個錨桿的排距，幫部不得超過兩排錨桿的排距。嚴禁空幫空頂作業。

4.3 裝巖和矸石運輸

采用一臺ZCY-60全液壓側卸式裝巖機及一臺P-90B耙斗裝載機進行裝巖作業。液壓側卸裝巖機經扒矸機右側進入迎頭。矸石裝入礦車后，由CXT-5/6型蓄電池電機車運至-700西大巷口，一次牽引礦車數為15個，然后由架線式電機車拉到副井底升井。

4.4 噴漿支護

選用轉子II型噴漿機進行噴漿作業，噴漿料配比水泥:黃沙:石子=1:2:2，水灰比為0.45，速凝劑用量為水泥用量的3.8～4.2%，水泥標號為425#普通硅酸鹽水泥，噴射混凝土厚度150mm。

4.5 勞動組織及循環

采用二掘一噴的正規循環方式，清頭交窯，一次成巷，正規循環率不低于80%，循環進尺1.7m，月單進81.6m。

5 機械作業線的特點與效果分析

5.1 機械作業線的特點

該作業線引入扒裝機后，特點非常明顯：（1）可實現最大限度的工序平行作業。即使掘進迎頭暫時缺車皮，側卸式裝巖機可利用扒裝機前的左側空間將矸石卸至扒裝機前，實現將迎頭矸石及時掏出，而不影響迎頭循環正常進行；使用鑿巖機打迎頭上部錨桿眼，不需要將迎頭矸石出凈，可實現打錨桿與出矸平行作業。（2）出矸系統可靠性高。出矸是影響掘進速度的主要工序，即使側卸式裝巖機或扒裝機因故障停機，也不會因此而產生“瓶頸”，扒裝機或側卸式裝巖機可替代出矸，保證出矸系統正常排矸。（3）減少側卸式裝巖機在掘進迎頭與裝車點間來回行走。不僅改善了現場作業環境，減少了因側卸式裝巖機來回行走造成的淤泥積水，而且可以降低側卸裝巖機的事故率，提高其使用壽命。（4）與梭車或倉式列車、皮帶轉載相比，設備所占空間較小，投入僅為它們的1/3和l/10。全液壓鉆車與全液壓側卸裝巖機在扒裝機前會車，因全液壓鉆車寬度大于側卸式裝巖機，設計巷道寬度時考慮全液壓側卸式裝巖機從扒裝機處通過時的最小寬度。根據《煤礦安全規程》移動設備的安全間隙不小于300mm的規定，巷道寬度B≥0.3+1.5+0.3+1.85+0.3=4.25m。巷道墻高為所選扒裝機和全液壓側卸裝巖機高度1.65m，如降低巷道墻高至1.4m，則為保證安全間隙，巷道寬度取4.5m。所以，本機械化作業線適用巷道寬度為4.25～4.5m，墻高為1.4～1.65m的半圓拱巷道斷面，即斷面大于14.1m2的半圓拱巷道。

5.2 應用效果分析

該作業線與炮掘相比，效果明顯：（1）掘進速度提高2倍。使用期間平均月進尺80m，而炮掘只有40m左右。（2）用工明顯減少，迎頭直接工人數每班減少5～7人，提高了勞動效率。（3）降低了工人的勞動強度。（4）經濟效益明顯。該作業線費用為2339.5元/m，而炮掘為3202.7元/m，節約863.2元/m。

6 結語

本文以宜興煤礦大斷面巖巷為研究對象，提出了大斷面巖巷機械化作業線方案并將其進行了實踐應用的研究，主要從作業線施工裝備、出矸系統工藝設計和作業線施工工藝方案三方面進行了優化設計。實踐結果表明：該機械化作業線方案是成功的，設備配套合理，掘進速度快，經濟效益明顯，具有普遍的推廣應用價值。