中小型非煤礦山平巷掘進機械化的探索與實踐

曹艷武

（湖南黃金集團有限責任公司，湖南 長沙 410129）

湖南黃金集團有限責任公司所轄礦山類子公司，均為中小型礦山，掘進巷道斷面規格一般為2.2 m×2.3 m，掘進設備主要由YT-28氣腿式鑿巖機、鏟斗式裝巖機、0.75 m3翻轉式礦車組和牽引機車組成，勞動效率低、人工勞動強度高、巷道成型差、工作環境差、二次維修成本高。為求達到本質安全、降低勞動強度、提高勞動效率、減員增效、改善工作環境的目的，該公司近幾年來一直在機械化采礦、機械化掘進等方面進行探索。2017年，在子公司大萬礦業進行了試點作業，設計斷面規格2.6 m×2.8 m，采用DF10A-1BDG型鑿巖臺車鑿巖、軌輪挖掘式裝載機裝巖、3 m3液壓側卸式礦車組運輸、低噪雙軸流風機通風［1～3］，改進掏槽方式，使得單個作業循環完成2.4 m以上進尺，最高月進尺達175 m，爆破效率達92%以上，大大提高了平巷掘進效率，從而全面拉開了該公司礦山機械化作業試生產的序幕。

1 礦巖穩固性

該公司所轄礦山類子公司巖體主要以紫紅色絹云母板巖、蝕變板巖、灰巖為主，個別礦山含有砂頁巖、砂巖，巖石硬度普氏系數f一般為8～10。

2 平巷機械化配套方案

該公司所轄的礦山有軌系統均已形成，采用自行設備鑿巖和出渣難度較大。因此，綜合礦山的運輸系統、礦巖穩固性以及設備性能參數等因素，確定了如下平巷機械化掘進作業生產線的設備配套方案。

2.1 全液壓鑿巖臺車

鑿巖設備采用唐山東方液壓機電研究所生產的DF10A-1BDG型全液壓單臂鑿巖臺車，主要技術參數見表1。

表1 DF10A-1BDG型全液壓單臂鑿巖臺車主要技術參數

2.2 軌輪挖掘式裝載機

裝巖設備采用江西鑫通機械制造有限公司生產的ZWY-80／30.75G型軌輪挖掘式裝載機，主要技術參數見表2。

2.3 無架線電瓶機車

采用時代礦山機械制造有限公司生產的免維修無架線電瓶機車（2.5 t）2臺，主要方便于礦車組調運，利于軌輪挖掘式裝載機連續裝載作業。

2.4 非標液壓側卸式礦車

采用的YCC-3非標液壓側卸式礦車，溜礦井不需配置曲軌，方便礦渣溜放，運量大，主要技術參數見表3。

表2 ZWY-80／30.75G型軌輪挖掘式裝載機主要技術參數

表3 YCC-3非標液壓側卸式礦車參數

2.5 設備停放硐室

獨垱頭每隔100 m設置設備停放硐室，減少設備進退場時間。

3 斷面規格確定

斷面規格主要由3.0 m3非標準單側曲軌側卸式礦車外型尺寸、人行道寬度、設備安全距離確定［1］，設計斷面規格如圖1所示。

4 平巷掘進主要工藝

主要采用鉆鑿爆破法，施工工序主要為鑿巖、爆破、通風、裝運、支護等。輔助工序有撬毛、鋪軌、架設管線。

圖1 斷面設計圖

4.1 鑿巖

采用DF10A-1BDG型全液壓單臂鑿巖臺車鑿巖，配備梅花形鉆頭，孔深2.4 m。為了提高爆破效率，首先在掏槽位置鉆鑿3個孔徑為76 mm的空孔，然后按原普通掘進方式布置掏槽孔、輔助孔、周邊孔，孔徑42 mm。

4.2 爆破

采用平行淺孔爆破方式，炸藥采用2#巖石乳化炸藥。掏槽孔裝藥量為孔深的80%，輔助孔裝藥量為孔深的60%，周邊孔裝藥量為孔深的50%，每孔口裝1～3個水袋后再炮泥填塞100～200 mm，如圖2所示［4，5］，爆破效率達 92%及以上。

圖2 炮孔裝藥及填塞圖

4.3 通風

采用對旋式雙軸流低噪聲局部風機，壓抽混合式局部通風，功率30 W／臺，采用300 mm雙壁波紋管作為風筒（阻燃），輸送新鮮風流距離可達200～300 m。

4.4 裝運

采用ZWY-80／30.75G型軌輪挖掘式裝載機扒裝至YCC-3非標液壓側卸式礦車上，由免維修無架線電瓶機車（2.5 t）進行調運。

4.5 支護

巷道采用全錨網支護。金屬網規格采用3.5 m×1.2 m規格鋼筋網，網孔0.1 m×0.1 m。錨桿長度1.8 m，錨桿網度一般為1.0 m×1.2 m，破碎地點錨桿網度一般為0.8 m×0.8 m。

5 施工組織安排

每臺套設備安排4人作業，1人操作鑿巖臺車，1人操作軌輪挖掘式裝載機，2人運輸，同時負責錨桿孔鉆進、錨網懸掛及錨桿安裝。集中施工一個作業面，一個作業面進尺完成后再轉移至下一作業面施工，集中提升運輸，減少設備轉運時間。如有相鄰作業面，其中一個作業面進尺總長不超過100 m，則每臺套設備施工2個作業面，班組增加1人，協助鑿巖施工，另外3人負責2個作業面的裝運作業。爆破作業不單獨配備人員，每班組要求有爆破工。班組負責鋪軌、風水管線續接、撬毛等。各施工工序嚴格按照安全操作規程施工，包括照明充足、安全確認、通風除塵、灑水噴霧、爆破警戒以及用電安全等。

6 實施后效果

作業效率明顯提高，勞動強度明顯降低。鑿巖臺車鑿巖速度為1.2 m／min以上，是氣腿式鑿巖機鑿巖速度的0.35 m／min的3倍；軌輪挖掘式裝載機裝滿一個3 m3礦車用時僅3 min，比裝巖機用時9 min縮短了2倍。臺班進尺和月進尺也有明顯的提高，該公司下屬礦山效率對比數據見表4。

表4 下屬礦山實施平巷機械化作業后效率對比表（單班作業對比）

安全性大大提高。作業人員坐在駕駛室內操作設備，其距離垱頭面達5 m以上，避免作業人員長期暴露在新開挖的頂板下，很大程度上減少了冒頂、片幫和裝巖機擠壓等傷害。鑿巖臺車采取液壓式工作原理，工作面粉塵濃度得到明顯控制，有效預防職業病產生。

但在實施過程中，也存在著一些問題，如：設備轉場難度加大，設備進退、維護保養較之前復雜，斷面規格增加導致成本增加，初期設備投入大，因人為原因或設備本身原因導致的設備故障率偏高、鋼釬鉆頭和設備零配件消耗高等問題。

7 結論及建議

通過采用以DF10A-1BDG型全液壓鑿巖臺車、ZWY-80／30.75G型軌輪挖掘式裝載機、免維修無架線電瓶機車、YCC-3非標液壓側卸式礦車以及對旋式雙軸流低噪音局部通風機組成的平巷機械化作業生產線，作業效率顯著提高，勞動強度明顯降低，安全性大大提高。

但實施過程中，也會存在如成本略有上升、設備故障率偏高等一些問題，要通過以下措施來解決：

1.提高設備利用率和設備服務年限以降低設備攤銷成本。

2.加強設備維護保養以降低設備故障率。

3.強化操作人員技能培訓以達到一專多能、實現3人1班1循環的效果。

4.完善溜井系統建設以增加儲存提運能力，減少運輸轉運、等待時間。

5.合理調配作業計劃，保障機械化掘進作業面連續有效運轉。