基于礦井開采工程的綜合機械化快速施工技術研究

周東升

（平煤神馬建工集團有限公司建井一處，河南 平頂山 467000）

礦井開采掘進方法主要采用鉆眼爆破法，傳統的施工氣腿式鑿礦機鑿礦，耙斗機排矸工人作業環境差勞動強度大，效率較低；礦井用液壓掘進鉆車鑿礦，礦井用挖掘式裝載機排矸，勞動條件得到了明顯得改善，勞動效率也得多了很大的提高[1]。

1 礦井概況

一礦三水平下延-950水平輔助運輸的礦井深度在975m～1075m。S凈=22.28m2，S掘=27.08m2。支護形式：采用錨網索噴+壁后注漿+注漿組合錨索聯合支護。該礦井位于距丁6礦層底板約22m～43m的泥質砂地質層、細砂地質層中，頂板為中、細砂礦層。丁6礦層厚約2m，傾角5°～9°。

2 綜合機械化設備分析

一礦三水平下延-950水平輔助運輸礦井原采用的鑿巖設備，即氣腿式鑿巖機鑿巖打眼效率低，打設炮眼深度以1.8m～2m為宜，眼深超過2m后，鉆研速度明顯降低，無法實現中深孔爆破，掘進效率低；設備對操作人員的身心健康危害較大，鑿礦機開啟打眼時噪聲達90dB以上，長時間作業使操作人員的聽力大幅下降，鑿礦機工作時超強力的振動使操作人員周身振動、手臂麻木，嚴重者小便失禁；操作人員直接在工作面作業易片幫或掉渣傷人，危險性較大；鑿礦機打眼時礦體粉塵較大，廢氣排放較多，易使操作人員患矽肺等職業病；作業人員勞動強度大，人工成本較高[2,3]。

表1 CMJ2-17型礦井用液壓掘進鉆車具體參數表

該鉆車結構緊湊、節約能源、噪聲低、效率高，適用于礦井的掘進作業，適合在中大斷面巷道中工作，適用于的最大礦井開采礦床斷面。鉆車采用電動液壓系統，在施工中與其他類型鉆車相比具有以下優點：①鑿礦效率高、速度快：經試驗對比，在相礦體和相同礦井孔徑的條件下，與氣動鑿礦機相比，用液壓鑿礦機鑿深孔，速度提高2倍以上，液壓鑿巖速度可達0.8m/min～1.5m/min；②改善工作環境，噪聲低：由于液壓鑿礦設備不必排除廢氣，因而沒有廢氣夾雜的油污所造成的施工環境污染問題，提高了工作面的能見度，改善了作業環境[4]。液壓鑿礦除金屬撞擊聲外，無廢氣排除聲音，故比氣動鑿巖噪聲可降低5dB～10dB；③由于鉆車操作員操作位置遠離礦井工作面，處于完好支護下方，防止了空頂作業及工作面、兩幫浮矸圍巖的威脅，有利于安全生產[5]。

表2 ZWY-150/55L型礦井用挖掘式裝載機具體參數表

一礦三水平下延-950水平輔助運輸礦井原采用的裝巖設備，即耙斗式裝礦機存在裝礦效率與膠帶輸送機的排矸能力不匹配、頻繁前移耙斗機造成正規循環率低及由于不能排凈工作面礦產造成兩幫永久支護滯后問題，需要選擇一種能夠解決上述問題的機械化裝礦設備。

該裝載機是一種連續生產的高效率裝礦設備，行走方式為履帶自移式，靠履帶推進扒取礦物送入自身的刮板輸送機，輸送機從尾部將礦物卸入其他設備。工作時，可利用反鏟挖掘臂扒取遠處的礦體，也可以用鏟斗清理礦井工作區內，可實現全斷面裝礦物，不需人工進行礦井內清理工作。采用液壓馬達驅動履帶行走機構，結構緊湊，機動靈活，可在有潮濕有積水的礦井內使用。該裝礦設備全液壓傳動和系統負載傳感控制及先導閥操作，結構緊湊，推進力大，借助最佳的液壓系統，均衡分配油量，令鏟斗、小臂、大臂、大臂座進行靈活、快捷、高效的作業；挖斗挖掘力能夠滿足井下爆破的廢棄礦物堆裝載，同時清理迎面及兩幫浮矸危礦的需要；工作平穩無沖擊，設計先進，工作可靠，操作簡單，維修方便[2,3]。

3 應用效果

一礦三水平下延-950水平輔助運輸大巷采用CMJ2-17型礦井開采用液壓掘進鉆車雙臂同時作業打眼,乳化炸藥,毫秒延期電雷管,全斷面一次光面爆破掘進。掏槽方法采用直眼掏槽,炮眼深2.7m,爆破效率達到90%,每個班循環進尺為2.2m～2.5m。

巷道采用“兩掘一噴”作業，使用ZWY-150/55L型礦井開采用挖掘式裝載機，每班將礦井內廢棄礦物排凈，達到直接進行錨網支護的要求，縮短施工人員進行噴漿作業的等待時間，進而縮短了整個生產循環的時間。

一礦三水平下延-950水平輔助運輸大巷原使用氣腿式鑿巖機鑿巖，耙斗機排矸系統每月掘進80m，通入綜合機械化系統以來，每月掘進125m，生產效率提高56%。

4 結論

①大斷面礦井施工，為保證光爆質量，工作面所需炮眼數量多，使用CMJ2-17型礦井開采用液壓掘進鉆車大大縮短鑿巖時間；②操作液壓鉆車僅需兩人，減少了勞動強度，當班其余施工人員，可以同時進行支護作業，提高了勞動效率；③液壓鉆車司機操作期間遠離掘進工作面，確保了施工人員的施工安全。

礦井開采工業由勞動密集型轉向資本密集型以及技術密集型，其發展具有安全、高效、綠色以及可持續發展的特點。在礦井工程施工當中，礦井的高效開采智能化工作面成套技術與裝備成為現在礦井工程的未來發展趨勢。