開元煤礦提高巖巷快速掘進水平的實踐與探索

吳楊生

(陽煤集團 壽陽開元礦業有限公司，山西 陽泉 045400)

進入21世紀以來，我國經濟、科技持續高速發展[1]，對煤炭的需求不斷增加，而隨著煤礦規模和產能的提高，采掘銜接緊張的矛盾日益突出。在新井建設中，巖巷掘進工程量一般占總工程量的40%～50%，在生產礦井中占總工程量的25%左右，所以，巖巷掘進在煤礦建設和生產中占有重要位置，特別是涉及到采區銜接、水平接替的開拓延伸巷道，由于巖石巷道工程量大，而裝備水平多年來卻提高不大，巖巷掘進進尺及工效維持在一個較低的水平。因此，加強巖巷快速施工裝備及配套工藝技術研究，努力提高巖巷單進水平，實現減人提效，是保證采掘正常銜接，建設安全高效現代化礦井的迫切需要。本文以開元煤礦巖巷掘進施工為背景，通過分析制約巖巷掘進水平的各方面因素，進而采取針對性措施，為提高我國巖巷快速掘進水平提供參考范例。

1 礦井概況

開元煤礦前身是晉中市壽陽縣縣辦黃丹溝煤礦，始建于1970年，初期設計能力10萬t/a，2009年經陽煤集團整合重建后核定生產能力300萬t/a。開元煤礦采用斜井開拓方式，通風系統為五進兩回。其中：主斜井承擔全礦井的煤炭提升及人員運送，副斜井承擔礦井上下材料及排矸，管子進風斜井承擔行人與排水任務，輔助進風斜井只承擔進風任務，孟家莊進風立井承擔南部采區上下材料與開拓矸石的提升；總回風斜井承擔北部采區的回風，孟家莊回風立井主要承擔南部采區的回風。2006年以前礦井瓦斯等級為低瓦斯礦井，但是隨著礦井開采年限、產量的增大，2008年鑒定為高瓦斯礦井，礦井實施“以巖保煤”的治理原則，采用高抽巷進行瓦斯的治理，高抽巷、低位抽放巷等巖巷施工量大大增加。

2 影響巖巷快速掘進的因素分析

2.1 掘進裝備機械化水平低

目前我國巖巷機械化作業線主要分為兩大類[2]。一類是高檔機械化作業線，用鑿巖臺車或鉆裝錨機組配大功率高效導軌式鑿巖機打眼，無軌裝載機全斷面裝巖，使工人從繁重的體力勞動中徹底解放出來，實現高速高效和文明生產。另一類是裝載、運輸采用機械化，而打眼、噴漿等仍采用人工作業，屬于普及型機械化作業線。開元煤礦2012年以前巖巷掘進施工均采用放炮配合ZMC-30側裝機或PB-60耙巖機出矸，施工過程中掘進兩個循環進行一次支護，因作業空間受到限制，頂、幫鉆眼難度大，支護費時，每班最多能完成兩個大循環，巖巷炮掘施工時需要將矸一次出完，掘進期間，打巷道上半部炮眼和頂板錨桿眼時需搭設操作平臺，操作極不方便且耗時，也影響掘進單進水平提高，巖巷單進水平不超過90 m，極大地限制了生產銜接。

2.2 爆破施工技術較差

開元煤礦巖巷掘進時巷道寬度小，導致爆破時自由面少，圍巖受到夾制作用明顯，且實際施工過程中常出現少打眼，多裝藥，亂放炮的現象，導致巖巷輪廓差、超挖量大，巷道圍巖松動破碎嚴重等現象，增大了出矸量和巷道支護所需要的時間、材料，不但減緩了巷道掘進的效率，而且降低了巷道的穩定性和安全性，對于f>8 的較為堅硬的巖石，其炮眼利用率一般僅為60%～80%。

2.3 矸石運輸效率低

開元煤礦現有排矸裝備及工藝落后，經常導致出矸滯后，掘進工作面積矸嚴重，制約后續工序開展，是目前制約巖巷掘進速度提高的一個主要因素。目前煤炭市場對煤質的要求越來越高，高抽巷和專用排瓦斯巷出矸將不上膠帶，實行煤矸分離，加之由于礦井產量的增大，常需對運輸線路進行擴刷施工，造成排矸量增加過大，而矸石都將通過礦車上井，這些工作一般需要占用相當時間，導致工作面有效作業時間縮短，極大地制約了掘進速度。

3 提高巖巷掘進水平的措施

3.1 建設專業化巖巷施工隊伍

隨著設備的現代化水平不斷提高，開元煤礦巖巷的掘進施工投資越來越大，專業門類越來越多，技術標準要求越來越高，管理要求越來越細，而且由于巖巷掘進存在大量的平行作業和交叉作業工序，需要大量工作人員分工協作，實行專業化施工和管理。為此，開元煤礦對現有的施工隊伍的結構進行優化整合，建立了專業化的施工隊伍，一個施工隊組設隊長、書記各一名，各專業副隊長若干，領導各個專業施工隊伍。這種組織結構的優點在于各個平行工序和交叉工序間容易協調，不易發生沖突，統一的領導管理實現了現場施工的高效、有序。

3.2 引進現代化巖巷作業線

針對開元煤礦巖巷掘進工作面機械化裝備落后、單進水平低的實際情況，自2013年開始，首次引進了現代化巖巷作業線，即：YT-29型風鉆+ZWY-80型扒渣機+40T煤溜+膠帶+ST-14/6B型移動矸倉，在9705工作面高抽巷掘進工程應用中，創下了月單進水平130 m的記錄，有效提高了巖巷作業線的單進水平，降低了員工的勞動強度，提升了現場安全質量標準化水平，在一定程度上實現了巖巷高效、安全、快速掘進。

2015年3月，又引進了新型的SGB630/90型矸石溜，并在開拓二隊施工的9707走向高抽試驗使用，通過使用發現，該設備具有功率大、傳輸效率高，槽體耐磨、故障率低等優點，有效避免了原先使用的40型煤溜經常出現的斷鏈、刮板彎曲、槽磨透等事故現象。進一步完善了巖巷作業線，特別是矸石運輸線，采用新型運矸設備后，增加的排矸量可以按照生產需要充分運輸，減少“排矸”工序對后續作業工序的影響，為保證巖巷作業高效率提供了保障。新型的巖巷掘進作業線如圖1所示。

3.3 優化施工組織措施

為確保巖巷作業線的掘進效能，完成進尺指標，開元煤礦嚴把“準入關、責任關、穩定關、監督關、考核關”，將主要施工單位納入安全管理和考核體系，統一推行安全管理體系，統一推行安全質量標準化，統一推行班組建設，統一進行安全培訓，統一進行考核；同時，加大對機電設備檢修工作力度，推廣精細化管理，出臺政策激勵，激發員工工作積極性。

圖1 現代化巖巷掘進作業線示意

4 現代化巖巷作業線經濟及社會效益

4.1 提高了巖巷單進水平及進尺

2013年引入巖巷作業線以來，巖巷進尺由2013年的1 942 m提高至2015年的3 096 m，占總進尺的百分比也由10.97%提高至19.03%，單進水平同樣得到很大的提高。例如：開拓二隊采用新引進的巖巷作業線后，在進行9707工作面高抽巷施工期間，平均單進水平達到133 m，比使用傳統普掘作業設備單進水平(90 m)提高了43 m，提高效率48%。

4.2 節約了成本，提高了經濟效益

在引進先進裝備、改進施工工藝、提高單進水平的同時，也減少了成本消耗，提高了經濟效益。比如，通過新型鉆機的施工，加大了循環進度，循環進度由原來的1.2 m增加到1.8 m，按每月60個循環計算，和1.2 m的循環進度相比，每月多36 m巷道進尺，和1.5 m循環進度相比，每月多進18 m巷道進尺，人均效率可以提高50%。在支護材料、人員消耗方面，例如，2.4 m炮眼和1.2 m炮眼在相同循環進度的基礎上，火藥、電雷管等材料的用量也相對減少，打眼工由原來的4人減少到2人，不但節省了人工成本，新裝備減少了安全隱患，也節約了安全資金，這些因素都在很大程度上也降低了生產成本。

5 結 語

開元煤礦在通過大量實際考察調研和借鑒國內外巖石巷道機械化作業線施工技術的基礎上，引進應用了YT-29型風鉆+ZWY-80型扒渣機+T40煤溜+膠帶+ST-14/6B型移動矸倉新型巖巷作業線，幾年來的實踐證明，該巖巷作業線提高巖巷單進效果明顯，并節約了成本，提高了經濟效益，具有廣泛的推廣和應用前景。