礦用EBZ318綜掘機(jī)實現(xiàn)巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

劉 浩

（河南能源永煤集團(tuán)股份有限公司，河南 永城 476600）

1 礦井簡介與項目實施背景

順和煤礦為永煤集團(tuán)股份有限公司的下屬礦井，礦井由瓦斯礦井升級為煤與瓦斯突出礦井，設(shè)計生產(chǎn)能力0.60Mt/a[1]。

隨著礦井的發(fā)展，東翼21采區(qū)剩余可采儲量日益衰減，西翼接替采區(qū)24采區(qū)受瓦斯災(zāi)害影響，規(guī)劃的綜采工作面煤巷順槽遲遲得不到進(jìn)入，礦井面臨采掘接替失穩(wěn)風(fēng)險，底抽巷施工效率高低直接制約著礦井安全高效發(fā)展[2]。因此，礦井在2402膠帶順槽底抽巷堅決推廣應(yīng)用EBZ318巖巷硬巖綜掘施工工藝，實現(xiàn)巖巷施工效率大幅提升，為礦井高質(zhì)量發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)。

2 礦用EBZ318綜掘機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)的實施

采區(qū)掘進(jìn)速率的快慢直接關(guān)系到礦井采煤接續(xù)問題，至關(guān)重要。而膠帶順槽底抽巷推廣應(yīng)用EBZ318巖巷硬巖綜掘施工面臨著諸多“瓶頸”難題，巖巷作業(yè)線面臨矸石如何出、粉塵如何治、支護(hù)如何跟進(jìn)等難題亟待解決[3]。鑒于此，結(jié)合礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀，研究制定“三個優(yōu)化”破解“三個瓶頸”，以實現(xiàn)EBZ318綜掘機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)的順利開展。

2.1 優(yōu)化層位控制，破解截割瓶頸

層位控制結(jié)合礦井綜合柱狀圖、巖石取芯孔、相鄰巷道實際揭露地質(zhì)狀況等地質(zhì)資料，科學(xué)選取巷道層位[4]。結(jié)合實際情況，充分考慮綜掘施工截割破巖要求及后期瓦斯治理施工等因素，選取煤層底板較硬砂巖以下的粉砂巖、砂質(zhì)泥巖層位（巖石硬度系數(shù)f=6～8），確保巷道整體處在距煤層底板17～20m位置，既有利于掘進(jìn)機(jī)破巖施工，又有利于巷道成型和支護(hù)。同時，利用標(biāo)志層指引，選取1#煤層下且與1#煤層間距較為穩(wěn)定的2#薄煤線（厚度50～200mm）作為巷道掘進(jìn)的標(biāo)志層，用以輔助控制巷道層位。

2.2 優(yōu)化排矸系統(tǒng)，破解運(yùn)輸瓶頸

實現(xiàn)巖巷高效綜掘施工，連續(xù)且高效的排矸運(yùn)輸是保證效率的關(guān)鍵[5]。

（1）優(yōu)化改造排矸系統(tǒng)。2402膠帶順槽底抽巷原采用“臨時溜矸眼”配合礦車人工放渣出矸，臨時溜矸眼容積僅為6m3，施工效率非常低。為適應(yīng)快速掘進(jìn)要求，設(shè)計并施工了西翼膠帶巷底板矸石倉，采用2部電滾筒膠帶機(jī)配合工作面1部膠帶機(jī)進(jìn)行連續(xù)出矸，矸石倉采用一部P-90B耙矸機(jī)配合電機(jī)車運(yùn)輸?shù)V車進(jìn)行出渣，保證了矸石運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性。

（2）優(yōu)化設(shè)計矸倉容積。在矸石倉容積大小設(shè)計上，通過分析工作面斷面和單班進(jìn)尺，科學(xué)計算巖巷綜掘單班出矸量，提前設(shè)計并適當(dāng)預(yù)留有效倉容，有效避免副井及軌道維護(hù)等可能造成的運(yùn)輸影響，實現(xiàn)矸倉效益最大化[6]。

（3）矸倉底板注漿消除水患。在底板矸石倉開挖施工后，針對底板裂隙滲水造成矸石粘結(jié)、耙矸翻運(yùn)不暢等難題，實施底板注漿加固，封堵矸倉底板裂隙及滲水，提高井下裝矸及地面翻矸效率。

2.3 優(yōu)化支護(hù)設(shè)計，破解支護(hù)瓶頸

巷道合理的支護(hù)設(shè)計與選擇既是安全的需要，又是高效施工的關(guān)鍵，通過合理優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，是保證巷道快速掘進(jìn)的安全保障。

（1）合理開展支護(hù)設(shè)計。優(yōu)化巷道斷面及支護(hù)參數(shù)，根據(jù)巷道用途、服務(wù)年限、設(shè)備布置等，確定最經(jīng)濟(jì)合理的巷道斷面及支護(hù)形式，消除巷道支護(hù)設(shè)計薄弱產(chǎn)生的安全風(fēng)險及過度支護(hù)造成的材料及人工成本浪費(fèi)。

（2）立足實際持續(xù)優(yōu)化。在施工過程中根據(jù)實際揭露巷道巖性情況，開展《巖巷綜掘施工巷道頂板巖石節(jié)理低擾損傷分析研究》，且結(jié)合現(xiàn)場頂板巷道來壓情況及位移現(xiàn)象，持續(xù)開展巷道支護(hù)優(yōu)化施工。將頂板錨桿由Ф22×2400mm高強(qiáng)錨桿變更為Ф20×2200mm高強(qiáng)錨桿，錨桿間排距由800×800mm逐步擴(kuò)大變更為900×900mm；錨索型號由Ф21.6×7300mm變更為Ф21.6×5300mm，間排距由1500×2400mm（布置形式為每排3根）變更為1200×2700mm（布置形式為“1+2+1”，即第一排頂板中間打注1根錨索，第二排兩肩窩打注2根錨索，第三排頂板中間打注1根錨索，間隔交叉布置）。

3 EBZ318綜掘機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用效果

EBZ318綜掘機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)實施以來，效果較為明顯，巖石掘進(jìn)速度明顯提升，具體體現(xiàn)在以下3個方面：

（1）設(shè)計工作面分布緩沖矸石倉，EBZ318綜掘機(jī)配合3部膠帶機(jī)出矸，實現(xiàn)矸石連續(xù)高效運(yùn)輸。

（2）工作面地質(zhì)超前探改變原使用的ZDY4000S型礦用液壓鉆機(jī)，使用ZDY4500LXY型履帶式液壓鉆機(jī)配合Φ73mm鉆桿施工，大大減輕了上山人力抬運(yùn)組裝ZDY4000S型礦用液壓鉆機(jī)的勞動強(qiáng)度，瓦斯地質(zhì)超前探每循環(huán)工期由傳統(tǒng)的4～5d壓縮至2～3d，有效提高了打鉆施工效率，增加掘進(jìn)時間。

（3）推進(jìn)智能化自動化控制，工作面3部膠帶機(jī)通過采用KXH18（A）礦用本安型可編程控制箱為核心控制單元，實現(xiàn)集中連鎖控制及保護(hù)，僅需1個人就可以操作3部膠帶機(jī)，提高工效，大幅緩解了用工緊張局面。

4 EBZ318綜掘機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)的效益分析

4.1 技術(shù)參數(shù)對比

傳統(tǒng)炮掘與EBZ318綜掘機(jī)掘進(jìn)技術(shù)參數(shù)對比，如下表1所示。

表1 傳統(tǒng)炮掘與EBZ318綜掘機(jī)掘進(jìn)技術(shù)參數(shù)對比

應(yīng)用EBZ318綜掘機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)施工，工效較傳統(tǒng)炮掘提高了334.8%，較巖巷作業(yè)線提高了205.3%。工作面圈面周期較傳統(tǒng)炮掘提前6個月左右。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

EBZ318綜掘機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)自應(yīng)用以來，進(jìn)展順利，效果顯現(xiàn)，為礦井平穩(wěn)接替提供基礎(chǔ)支撐。

（1）掘進(jìn)速度明顯提高。引入并推廣巖巷綜掘工藝后，礦井針對問題開展技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)2019年3月份巖巷綜掘進(jìn)尺204m（實際掘進(jìn)23d），4月份進(jìn)尺202.5m，5月份進(jìn)尺201m，為采面縮短準(zhǔn)備時間近6個月。

（2）掘進(jìn)效率明顯提高。以前炮掘巖巷隊兩頭同時進(jìn)尺，加起來平均一個月進(jìn)尺140m，需用人數(shù)130人。采用巖巷綜掘工藝后，一個隊單頭進(jìn)尺遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過兩個炮掘隊進(jìn)尺，而需用人數(shù)僅50人，掘進(jìn)工效大幅提高。

（3）通過推廣應(yīng)用巖巷綜掘施工工藝，實現(xiàn)巷道效率整倍提升。較傳統(tǒng)巖巷炮掘施工，能夠?qū)崿F(xiàn)年度節(jié)約人工費(fèi)用約576萬元。通過實施巖巷綜掘，減少了爆破掘進(jìn)作業(yè)，通過優(yōu)化巖層位置實現(xiàn)軟巖掘進(jìn)施工，降低了截齒及油脂損耗，實現(xiàn)年度節(jié)約創(chuàng)效40萬元。

5 結(jié)語

順和煤礦推廣應(yīng)用EBZ318綜掘機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)以來，通過不斷地摸索和實踐證明EBZ318綜掘機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)巷道的安全快速掘進(jìn)。該技術(shù)的應(yīng)用取得了較為顯著的效果，實現(xiàn)了巖巷單月完成200m以上，人均工效提高到為4m/人·月，工效較傳統(tǒng)炮掘提高了334.8%，工作面掘進(jìn)周期較傳統(tǒng)炮掘提前6個月，為順和煤礦采掘接替工作贏得了時間。