大斷面巖巷掘進(jìn)提效措施分析

李展宇

（晉城宏圣建筑工程有限公司 礦建安裝分公司，山西 晉城 048000）

煤炭在我國能源消費(fèi)中一直占據(jù)主體地位，隨著煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，淘汰落后產(chǎn)能，建設(shè)高產(chǎn)高效礦井勢(shì)在必行。近年來隨著煤礦井下機(jī)電設(shè)備尺寸的增大，為保證礦井掘進(jìn)、運(yùn)輸、通風(fēng)等大中型設(shè)備的安裝和運(yùn)行需要，大斷面巷道越來越多，巷道斷面大、掘進(jìn)速度慢，是影響礦井采掘銜接的主要因素。大斷面巷道的快速高效掘進(jìn)特別是大斷面巖巷的快速掘進(jìn)，改變礦井采掘不平衡的現(xiàn)狀，是礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的保障。叢利、段興豪從改進(jìn)支護(hù)技術(shù)工藝的角度分別對(duì)深部半煤巖巷和大斷面煤巷的快速掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了研究［1-2］。張明生、賈文浩對(duì)山西省快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹，分析了現(xiàn)場(chǎng)施工中遇到的主要問題和困難，提出了改進(jìn)意見［3］。楊威從優(yōu)化截割工藝和參數(shù)，改進(jìn)施工方法的角度對(duì)半煤巖巷道快速掘進(jìn)施工實(shí)踐進(jìn)行了分析［4］。杜志兵從組織管理和改進(jìn)掘進(jìn)機(jī)械裝備的角度提出了煤礦巷道實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的措施［5］。但是，對(duì)于大斷面巖石巷道的快速掘進(jìn)技術(shù)措施研究很少，特別是對(duì)于職工素質(zhì)提升、施工工序用時(shí)優(yōu)化、制度激勵(lì)、技術(shù)交流以及設(shè)備保障等現(xiàn)場(chǎng)施工組織管理的技術(shù)措施研究更是不足。因此，基于寺河礦西區(qū)北回風(fēng)一巷的施工情況，對(duì)影響隊(duì)組施工效率的進(jìn)行分析，提出了掘進(jìn)提效的技術(shù)措施，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)條件概述

寺河礦井田南北走向長平均12 km，東西傾斜寬平均14.4km，面積為173.2 km2。根據(jù)井田的構(gòu)造及地面條件，寺河井田劃分為東井區(qū)和西井區(qū)兩個(gè)井區(qū)分別進(jìn)行開拓建設(shè)。礦井主采3#煤層，煤層傾角2°～10°，一般5°左右，煤層平均厚度6.31 m。3#煤層為低-中灰、特低硫、中磷、高發(fā)熱量、高熔灰分、高強(qiáng)度的無煙煤，熱穩(wěn)定性好，強(qiáng)結(jié)渣，理論精煤回收率良，固定碳含量高。西區(qū)北回風(fēng)一巷層位位于3#煤與5#煤之間，巷道底板沿K6灰?guī)r頂板掘進(jìn)，全巖巷道，巷道掘進(jìn)寬5700 mm、高3950 mm，斷面為20.805 m2，為三心圓拱形，墻高2450 mm。巷道以東為西區(qū)北膠帶輸送機(jī)大巷，以南為西區(qū)輔助運(yùn)輸大巷，以西為西三盤區(qū)。巷道支護(hù)采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)，并進(jìn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)。巷道頂板為砂質(zhì)泥巖，厚度為4.2 m，灰黑色，中厚層狀，含植物化石，局部砂質(zhì)含量較高，巖芯完整；底板為K6灰?guī)r，厚度2.1 m，深灰色石灰?guī)r，局部產(chǎn)少量動(dòng)物碎屑化石，頂部見燧石結(jié)核。

1.2 掘進(jìn)施工概述

西區(qū)北回風(fēng)一巷采用太原煤科院所設(shè)計(jì)EBZ260機(jī)組掘進(jìn)，掘支單行，一次成巷，機(jī)組自行裝矸至膠帶運(yùn)輸?shù)姆绞健２捎肅MM2-15錨桿液壓鉆車進(jìn)行支護(hù)（錨桿機(jī)一次頂幫全支），最大控頂距5500 mm，截割完成一循環(huán)后，優(yōu)先對(duì)工作面拱形部位進(jìn)行永久支護(hù)，并緊跟迎頭打設(shè)，然后再進(jìn)行幫部永久支護(hù)。掘進(jìn)過程中每次探煤間隔不超過6m，探頂孔3個(gè)，角度分別為90°、50°、30°，探底孔1個(gè)，角度為-85°，額外多打一個(gè)底部排放孔，出矸系統(tǒng)為6部1000皮帶外加1部800皮帶運(yùn)輸至矸倉。施工組織為“三·八”制作業(yè)，每天不低于4 h的檢修時(shí)間，剩余時(shí)間為掘進(jìn)支護(hù)噴漿時(shí)間，完成掘進(jìn)出矸、臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)、清理浮矸（煤）、噴漿等作業(yè)內(nèi)容。

2 巷道掘進(jìn)速度影響因素分析

2.1 組織管理

科學(xué)的管理可以有效提高生產(chǎn)效率，由于巖巷掘進(jìn)施工有打探眼、割矸、支護(hù)、拉機(jī)尾等工序，施工工序多、各工序循環(huán)進(jìn)尺不一致等，導(dǎo)致各工序之間銜接不合理、用時(shí)長、協(xié)調(diào)性差；加之各班組之間缺乏有效的交流溝通，各自只負(fù)責(zé)當(dāng)班情況，沒有對(duì)當(dāng)班存在問題及隱患進(jìn)行匯報(bào)說明，導(dǎo)致綜合機(jī)械化生產(chǎn)工藝的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮不完全，掘進(jìn)速度受到影響。為實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)施工，必須加強(qiáng)施工隊(duì)組的組織管理水平、協(xié)調(diào)溝通能力，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)安全施工管理制度，完善施工工藝、操作規(guī)程及技術(shù)交接管理工作，各項(xiàng)工作認(rèn)真落實(shí)到人，努力做好正規(guī)循環(huán)工作，消除安全隱患，確?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)順利進(jìn)行。

2.2 職工專業(yè)素質(zhì)

提升生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)快速掘巷，需要新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，但最終需要落實(shí)到作業(yè)人員對(duì)生產(chǎn)技術(shù)工藝及設(shè)備的操作水平等與現(xiàn)場(chǎng)施工相關(guān)的專業(yè)素質(zhì)中去。目前煤礦施工人員整體學(xué)歷低、專業(yè)素質(zhì)差、自主學(xué)習(xí)能力弱；對(duì)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的熟悉程度低；施工技術(shù)不嫻熟、人機(jī)配合不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致各項(xiàng)工序施工時(shí)間長；巷道成型差，錨桿、錨索支護(hù)質(zhì)量低，需要補(bǔ)打錨桿、錨索等，嚴(yán)重影響掘進(jìn)效率。因此，提升作業(yè)人員的業(yè)務(wù)能力就顯得尤為重要，直接影響巷道掘進(jìn)施工的生產(chǎn)效率。

2.3 設(shè)備保障

為實(shí)現(xiàn)快速安全高效掘進(jìn)，必然要采用機(jī)械化、自動(dòng)化。因此，機(jī)械設(shè)備的安全可靠是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要保障，及時(shí)、快速、高效的檢修維護(hù)機(jī)械設(shè)備保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，也直接決定設(shè)備的開機(jī)率，保證現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)施工的順利進(jìn)行。目前由于施工人員對(duì)設(shè)備故障的預(yù)防與排查能力較低，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備帶病運(yùn)行；加之施工人員技術(shù)不嫻熟，個(gè)工序作業(yè)時(shí)間長，使得設(shè)備檢修時(shí)間被壓縮，不能保證主要機(jī)電設(shè)備的正常檢修維護(hù)；主要機(jī)電設(shè)備一旦出現(xiàn)故障往往需要很長的時(shí)間進(jìn)行配件更換等，嚴(yán)重浪費(fèi)掘進(jìn)施工時(shí)間，影響施工進(jìn)度。因此，需要避免機(jī)電設(shè)備損壞等客觀因素對(duì)施工進(jìn)度的影響。

3 巷道快速掘進(jìn)技術(shù)措施

3.1 員工素質(zhì)提升

作業(yè)人員操作技術(shù)水平是實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)的基礎(chǔ)，由于隊(duì)組作業(yè)人員對(duì)技術(shù)工藝的不熟練，導(dǎo)致部分工序施工作業(yè)時(shí)間長，生產(chǎn)效率低。因此，隊(duì)組從外部邀請(qǐng)技術(shù)水平高、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的操作人員前來進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)交流，并在隊(duì)組內(nèi)部成立了一幫一帶的管理制度，由業(yè)務(wù)能力強(qiáng)、操作熟練的員工帶領(lǐng)操作不熟練員工進(jìn)行作業(yè)，且定期開展技術(shù)交流座談，對(duì)生產(chǎn)中存在的問題進(jìn)行交流溝通，會(huì)上討論分析，及時(shí)解決影響施工的疑難問題。

3.2 優(yōu)化施工工序

科學(xué)合理的生產(chǎn)組織管理是實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)的手段，為了實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的目的，需對(duì)掘進(jìn)施工工序進(jìn)行優(yōu)化，尋找目前工序存在的不足，完善提高。隊(duì)組建立工序管理臺(tái)賬，從工序時(shí)間上進(jìn)行管控，每班驗(yàn)收員需向值班室進(jìn)行仔細(xì)匯報(bào)，由值班干部詳細(xì)記錄，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程、各個(gè)工序的施工時(shí)間及影響因素進(jìn)行分析，根據(jù)每天進(jìn)尺目標(biāo)，對(duì)打探眼、拉機(jī)尾、割矸、支護(hù)四個(gè)主要工序的用時(shí)進(jìn)行妥善安排，提升時(shí)間利用率，從而提高生產(chǎn)效率。最終，每天的掘進(jìn)進(jìn)尺任務(wù)為5 m，為與每天進(jìn)尺任務(wù)相匹配，將打探眼的間隔調(diào)整為5 m，并將打探眼時(shí)間由原來的3h壓縮到了1.5 h；延伸皮帶由原來的3h壓縮到了1.5h左右；割矸時(shí)間由原來的3h掘進(jìn)1m提高到2h掘進(jìn)1m以上；在支護(hù)排數(shù)增加的情況下，支護(hù)時(shí)間雖有增加，但支護(hù)效率也明顯提升。西區(qū)北回風(fēng)一巷優(yōu)化后各工序用時(shí)見圖1。

圖1 西區(qū)北回風(fēng)一巷優(yōu)化后的各工序用時(shí)

3.3 完善獎(jiǎng)勵(lì)制度

為提高員工工作積極性，制定工分激勵(lì)制度，開展進(jìn)尺競(jìng)賽活動(dòng)，結(jié)合以上分析分解出的任務(wù)，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和總結(jié)，職工技能得到逐步提升，按照每天掘進(jìn)5 m進(jìn)尺的任務(wù)，對(duì)一個(gè)循環(huán)中一次打探眼、一次拉機(jī)尾、割矸5m、支護(hù)5 m折合成虛進(jìn)尺，打探眼和拉機(jī)尾兩個(gè)工序各按1 m進(jìn)尺計(jì)算，這樣一天一個(gè)循環(huán)共計(jì)12m虛進(jìn)尺，每班4m虛進(jìn)尺。當(dāng)班進(jìn)尺達(dá)到4m的獎(jiǎng)勵(lì)1000分，第4.5m獎(jiǎng)勵(lì)2000分，第5m的獎(jiǎng)勵(lì)3000分，以此類推，達(dá)到哪個(gè)臺(tái)階，獎(jiǎng)勵(lì)累加到哪個(gè)臺(tái)階，同時(shí)每旬總進(jìn)尺進(jìn)行排名，第一名獎(jiǎng)勵(lì)5000分，最后一名考核5000分，同時(shí)當(dāng)旬總進(jìn)尺達(dá)到40m的額外獎(jiǎng)勵(lì)5000分，通過激勵(lì)政策，職工的積極性得到了很大的提高。

3.4 設(shè)備檢修保障

為確保掘進(jìn)施工設(shè)備、系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)的目的，必須保證足夠的設(shè)備檢修維護(hù)時(shí)間，隊(duì)組應(yīng)根據(jù)設(shè)備檢修情況及時(shí)補(bǔ)充檢修人員，每天保證皮帶4人，機(jī)組2人的檢修組人員配置，保證了日常的檢修需要，基本避免了設(shè)備故障對(duì)巷道掘進(jìn)速度的影響。

3.5 施工質(zhì)量管控

施工質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)快速高效掘進(jìn)的核心，單純追求掘進(jìn)進(jìn)尺，而造成巷道成型、支護(hù)質(zhì)量等施工質(zhì)量出現(xiàn)問題，就會(huì)出現(xiàn)巷道的返修等后期工程，快速高效掘進(jìn)就成為空談。因此，必須制定科學(xué)合理的施工標(biāo)準(zhǔn)和要求，從割矸工序的交接班過程，到支護(hù)時(shí)失效錨桿的管控，到拉架、打探眼接抽的標(biāo)準(zhǔn)都有相應(yīng)的制度規(guī)范。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果分析

通過采取以上技術(shù)及管理措施，職工養(yǎng)成了良好的操作習(xí)慣，各工序施工質(zhì)量也有了明顯的提高，巷道的成型也較好；西區(qū)北回風(fēng)一巷的日均進(jìn)尺由最初的2.5m，提升到5.2 m，日均進(jìn)尺提升了108%，實(shí)現(xiàn)了大斷面巖巷的快速高效掘進(jìn)。根據(jù)礦井生產(chǎn)銜接安排，隊(duì)組自西區(qū)北回風(fēng)一巷10#橫川起開始施工，具體施工進(jìn)度如下：第一階段為初始階段，隊(duì)組未進(jìn)行技術(shù)措施改進(jìn)，從1月31日正式開工至2月25日止，正常生產(chǎn)22 d，掘進(jìn)至10#橫川以里54m，日均進(jìn)尺2.5 m；第二階段為初期試驗(yàn)，隊(duì)組在總結(jié)分析上階段施工中存在問題的基礎(chǔ)之上，制定了掘進(jìn)提效的相關(guān)技術(shù)措施，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，從2月26日起至3月31日止，共正常生產(chǎn)34d，掘進(jìn)至10#橫川以里178 m，其中施工兩個(gè)規(guī)格為8500mm×5000mm×3950mm的千米鉆場(chǎng)，折合進(jìn)尺12m，總計(jì)掘進(jìn)進(jìn)尺136 m，日均進(jìn)尺4 m；第三階段為試驗(yàn)中期，施工人員逐步熟悉了各項(xiàng)工藝技術(shù)，各工序之間能夠較好的協(xié)調(diào)配合，從4月1日起至4月30日止，隊(duì)組共正常生產(chǎn)27 d，掘進(jìn)至10#橫川以里294 m，施工一個(gè)規(guī)格為8500 mm×5000mm×3950mm的千米鉆場(chǎng)，折合進(jìn)尺6m，總計(jì)掘進(jìn)進(jìn)尺122m，日均進(jìn)尺4.5 m；第四階段為試驗(yàn)終期，施工人員能夠熟練掌握各工藝技術(shù)，各工序之間配合更加緊密協(xié)調(diào)，班組之間交接班溝通效果良好，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)提效的目標(biāo)，形成穩(wěn)定的掘進(jìn)施工作業(yè)循環(huán)流程，從5月1日起至5月20日止，隊(duì)組共正常生產(chǎn)16d，掘進(jìn)至10#橫川以里372m，施工一個(gè)規(guī)格為8500 mm×5000 mm×3950mm的千米鉆場(chǎng)，折合進(jìn)尺6 m，總計(jì)掘進(jìn)進(jìn)尺84m，日均進(jìn)尺5.2 m。不同階段日均進(jìn)尺見圖2。

圖2 不同階段日均進(jìn)尺

5 結(jié)語

1）提出了掘進(jìn)提效的相關(guān)技術(shù)措施，通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐，職工熟練掌握了各項(xiàng)工藝技術(shù)，操作水平得到很大的提升，各工序施工質(zhì)量也有了明顯的提高，形成穩(wěn)定的掘進(jìn)施工作業(yè)循環(huán)流程。

2）通過技術(shù)措施改進(jìn)，寺河礦西區(qū)北回風(fēng)一巷的掘進(jìn)速度由最初的日均2.5m提高到5.2 m，提高了108%，實(shí)現(xiàn)了大斷面巖巷的快速高效掘進(jìn)。