25011 工作面底板巖巷快速掘進影響因素分析及優化

畢 甲 景

（晉能集團陽泉公司上社煤礦，山西 盂縣 045100）

1 工作面工程概況

圖1 巷道斷面圖

25011 工作面位于井田南部，經距：14248～14580， 緯 距 ：69511 ～70697 之 間 。 設 計 走 向 長1166m、傾斜長150m，工作面面積約174878m2。2# 煤為主要開采煤層，厚度在1.86～6.89m，平均厚度4.13m；純煤厚度1.76～6.63m，平均3.94m，2# 煤層全部煤層厚度變化不大。2# 煤層頂底板巖層主要以粉砂巖為主，個別位置頂板為細粒砂巖。25011 工作面底板巖巷位于煤層底板粉砂巖中，距離煤層法向距離1～15m。巷道的凈規格為:(寬×高)=4.6m × 3.7m, S凈=17.02m2, S 毛=18.93m2。巷道斷面為半圓拱形，采用錨網噴支護。巖巷的平均月進尺只有50m～70m，最高也只有100m/ 月。未能達到同類巖石巷道的平均掘進速度。現場調查發現，25011 工作面底板巖巷掘進過程中掘進設備、爆破參數、運輸線路幾個主要方面存在提升空間，有待進一步優化。

2 影響巷道快速掘進的因素

2.1 掘進裝備機械化水平低

掘進設備的好壞是影響巷道單進水平的重要因素。原本作業線采用CMJ- 17 液壓鉆車打眼，P- 30B耙斗裝巖機裝碴外加軌道運輸。MQB- 85J 型幫錨桿機支護。掘進設備輸出功率小，鉆速低，運輸設備運載能力差，耗時長，平均每月掘進40m 到80m 不等，最高掘進量也只有110m，這成為限制巷道掘進素的的一個因素。引進新設備提高巖巷掘進機械化程度，對于提高巷道單進水平至關重要。

2.2 爆破工藝差

爆破工藝也是影響巷道快速掘進的一個重要因素。掏槽眼、輔助眼、周邊眼的數量，孔徑，深度等等都會影響巷道的掘進速度。原方案采用直眼掏槽的形式，布置6 個掏槽眼，水平間距1200mm，豎直間距350mm，掏槽眼的孔徑為32mm，深度為1.5m，藥包直徑為27mm，藥量為每孔0.84kg。無中心孔。17 個輔助眼，孔徑為32mm，間距400mm，孔深2.0m 每孔裝藥0.72kg。30 個周邊眼，孔徑為32mm，孔深2.0m，間距350mm，每孔裝藥0.24kg。采用該方案后，發現爆破后殘眼數量很多，進尺量平均只有1.3m，炮眼利用率在70%左右，嚴重制約了巷道的掘進速度。

圖2 巷道炮眼布置圖

2.3 矸石運輸效率低

此外，在巷道掘進過程中，除了打眼，爆破工序外，破落裝運矸石的運輸速度也制約著巷道掘進的速度。原本的矸石運輸系統采用P- 30B 型耙斗機、ZCY- 60 側裝機、配合1.5t 礦車出巖的排矸方式。耙斗機將爆落后的矸石倒出，由礦車運出。在下次爆破前，需要將巷道掘進頭中三分之二的矸石運出，這對礦車的運輸能力是一個極大的考驗。每月因供車會影響5～7 天時間，嚴重制約了巖巷掘進速度的提高。耙斗機每次施工30～40m，需要將破碎后的矸石運完才能前移，礦車運輸能力不夠會影響巷道的掘進。在施工中，破碎矸石和運輸矸石不能同步作業，在一定程度上制約著巷道的掘進速度。

3 巷道快速掘進方案優化

3.1 設備優化

原先采用CMJ- 17 液壓鉆車打眼，P- 30B 裝碴外加軌道運輸。巖巷掘進速度受到現有技術水平、掘進設備、運輸環節的影響，極大地限制了巖巷掘進速度。為了提高巷道掘進速度，根據底板巖巷的實際情況，組建了CMJ2- 17 型煤礦用全液壓鉆車、ZCD- 60R 型側裝機、P- 60B 耙矸機機械化作業線。機械化作業線配套設備如表1 所示。

使用CMJ2- 17 型煤礦用全液壓鉆車進行巖巷鉆孔，比原先CMJ- 17 液壓鉆車額定功率大，鉆眼速度快，打眼省時。使用P- 60B 耙矸機連續作業和P- 30B出矸相比較，將工作面一個循環的矸石出完平均僅需40 分鐘。側卸式裝巖機主要清掃兩邊角矸石。引進新的機械化生產線后，很大程度上解決了打眼、爆破、支護、排矸等影響掘進速度的關鍵環節，降低一線工人勞動強度，提高員工生產積極性。

表1 機械化作業線配套設備表

3.2 爆破參數優化

為了增強巷道斷面的爆破的強度，提高炮眼的利用率?，F對以往的爆破方案進行優化。優化后采用8個掏槽眼。起爆時，1 - 4 孔號同時起爆，為1 段，4- 8孔號同時起爆，為2 段。炮眼總數61 個，其中掏槽眼8 個，深2.5m，孔徑為40mm，裝藥為藥徑35mm 藥卷。周邊眼21 個，深2.3m，孔徑為32mm，裝藥為藥徑35mm 藥卷。底眼9 個，深2.3m，孔徑為32mm，裝藥為藥徑35mm 藥卷。輔助眼17 個，深2.3m。孔徑為42mm，裝藥為藥徑35mm 藥卷。

圖3 優化后炮眼布置方案

改進后的方案增加了掏槽眼的孔徑和炮眼的直徑。炮眼參數和施工方式改進后，爆破效果顯著提高，裝藥量降低。現場實驗發現，打2.3m 的炮眼，殘眼的深度最高也只有0.3m。采用該方案后，經過現場的實際施工以及統計發現，炸藥用量從2.9kg/m3降到1.84kg/m3。單班循環進尺量從1.2m 提高到1.8m，炮眼利用率由原來的75%提高到90%以上，提高了炮眼利用率。

3.3 出矸線路優化

底板巖巷原先采用P60 型耙斗機配1.5t 礦車出矸，排矸系統較為陳舊，排矸量少且施工工序間相互影響時間次數多。耙斗機移動時間長。施工中裝巖和運巖工序不能實現平行作業。為了提高矸石的運輸效率，對原有排矸線路進行優化。在掘進頭后面巷道挖一個滿足存放三個循環矸石量的深坑，作為矸石倉，儲存掘進頭處皮帶運輸來的矸石。利用P60 型耙斗裝巖和溜子對矸石倉的矸石進行運輸，可以有效的緩解后路矸石的積壓。優化后有以下優點：

1）降低了對礦車等待時間的依賴；

2）取消了耙斗機前移的過程，節省了等待時間；

3）實現了破巖、裝巖、運巖一體化，提高出巖效率。

經過優化后，耙斗裝巖機破碎的矸石，存放在臨時矸石倉，極大的縮短了等待礦車運輸的時間。改進出矸方案后，掘進工作面每天爆破實體巖石的體積為114.31m3。爆破后松散巖石體積為228.62m3。每天出矸76 車，每班出矸25 車左右。有效的解決了矸石運輸的問題，矸石運輸速度的到極大提升。

4 效果分析

圖4 日均進尺量統計圖

采用優化掘進方案后，巷道掘進采用三班制，每班5 人，每班完成1 個循環，每天完成3 個循環。單循環進尺1.87m，日進度5.6m，月進度168m。正規循環率達90%。通過對掘巷各個工序所需時間進行統計分析，發現鉆眼和出矸時間減小明顯，分別減1.2h 和1h。進行三個月現場實驗，8 月份進尺為154.2m，平均日進尺 5.0m， 最高進尺6.7m，9 月掘進進尺為160.2m，日均進尺5.5m。10 月進尺達到180.4m。實施期間三個月平均進尺達到165m，較以往平均月進尺高了44.8%以上，掘進效率大大提高，降低了工人勞動強度，實施效果明顯。

5 結 語

巖巷掘進速度慢，是造成采掘比例失衡的主要因素。根據煤礦實際情況，引進CMJ2- 17 液壓鉆車打眼，P- 60B 耙斗裝巖機裝碴外加軌道運輸機械化作業線，并對爆破參數及排矸線路進行了優化，應用效果良好，取得了較好的經濟收益和社會影響。提高了巷道的掘進速度。緩解了煤礦采掘比失調的局面，對提巷道單進水平具有重要的應用價值，保證了煤礦的高產高效。