陽煤一礦巖巷鉆裝機快速掘進技術與工藝研究

裴利星

（陽泉煤業（集團）有限責任公司一礦，山西 陽泉 045008）

引言

隨著瓦斯治理巷道的增加，陽煤一礦每年的巖巷掘進進尺量急劇增加，每年超過總進尺50%以上，近三年巖巷進尺量保持在17 000 m以上。由于巖巷施工機械化水平低，掘進效率和單進水平較低，影響了采掘銜接。為提高巖巷機械化水平，充分發揮成套化裝備優勢，提升巖巷掘進效率和單進水平，緩解回采工作面銜接緊張的局面，結合該礦的施工條件在北翼新補皮帶巷進行了巖巷鉆爆法快速掘進技術，對鉆裝機優化改進，為巖巷掘進創造了條件。

1 巷道概況

1.1 巷道概況

北翼新補皮帶巷長度1 802 m，是解決北翼皮帶運輸能力不足設計的皮帶運輸大巷，巷道設計為矩形斷面，毛寬4.7m，凈寬4.5 m，毛高3.1m，凈高3.0m，毛斷面14.57 m2，凈斷面13.5 m2。

1.2 巷道巖性

北翼新補皮帶巷為穿層巷道，該施工區域在掘進過程中揭露的煤巖層依次有：深灰色砂質泥巖、泥巖及淺灰色鋁質泥巖厚10.49 m；灰白色細粒砂巖厚3.55 m；灰黑色砂質泥巖厚3.59 m；15號煤厚6.91 m；黑色泥巖厚1.09 m；深灰色石灰巖厚11.75 m。現工作面巖性為灰白色細砂巖，掌頭及頂底板巖性相同。

1.3 支護形式

頂板采用“錨索+金屬網+鋼帶+噴漿”聯合支護，頂部一排布置6根21.6 mm×4200 mm鋼絞線，間距860 mm，排距900 mm；兩幫采用“錨桿+金屬網+噴漿”聯合支護，每幫布置3根Φ20 mm×2 000 mm螺紋鋼錨桿，排距均為900 mm。

2 設備介紹

CMZY1-80/12型鉆裝機（以下簡稱“鉆裝機”）是一種集鉆孔、裝運、噴霧滅塵于一體的多功能設備。主要用于炮采工作面，適用坡度為±14°，后配套轉載設備選用皮帶轉載機。鉆裝機在液壓、電氣系統控制下，精確配合，協調一致，可實現機械化鉆眼和裝煤作業。技術參數見表1。

表1 鉆裝機組主要技術參數表

3 配套方案設計

現場采用鉆裝機施工炮眼，配合皮帶機聯合運輸，人工用錨桿鉆機進行頂幫支護的作業方式。爆破時，鉆裝機后退至安全距離以外；裝渣作業時，鉆裝機組進行裝載，工作面支護作業時利用鉆裝機挖掘臂托起網片頂至巷道頂部，起到臨時支護作用后人工進行工作面錨網支護。該方案在提高機械化作業水平、減輕工人勞動強度的同時能最大限度地進行平行作業，提高巷道掘進單進進尺。

4 快速掘進方案

4.1 爆破方案優化

針對北翼新補皮帶巷在爆破過程中的問題，通過現場調研、現場地應力測試、實驗室試驗、爆破智能專家設計系統計算等，并結合現場實際情況，提出全斷面一次起爆爆破方案，優化爆破炮孔布置圖如圖1所示，爆破采用串聯連接方式，正向結構裝藥，使用煤礦許用3號乳化炸藥和毫秒延期電雷管，相應的爆破參數表見表2。

圖1 爆破炮孔布置圖（單位：mm）

表2 爆破作業圖表

4.2 進尺完成情況

2018年10月，鉆裝機在北翼新補皮帶安裝完成后開始使用，鉆裝機在新補皮帶巷機頭段共施工進尺800 m，月均進尺110 m，最高月進125 m。

4.3 爆破效果

通過對采用優化后爆破方案，單循環進尺達到1.8 m以上，炮眼利用率達到到96%；新爆破方案有效降低了爆破后巖石大塊率，較原來降低60%以上；縮短了爆破拋矸的距離，基本控制在鉆裝機安全范圍內，避免由于爆破飛石對設備的破壞。巷道超挖量控制在100 mm之內，同時優化爆破參數、支護參數和施工工藝。

試驗期間，在工作面全部砂巖，施工2.0 m炮眼的條件下，鉆裝機鉆眼用時2 min，爆破進尺保持在1.8 m以上，出矸用時40 min。當班能完成1.5個循環，每日完成3個循環，進度5 m左右，見表3試驗情況對比表。

表3 試驗情況對比表

4.4 設備改造情況

2018年10月，在北翼新補皮帶巷完成了鉆裝機的安裝工作后，鉆裝機開始運行。由于橋式裝載機橋架重心不穩，將橋架上井，重新對底回輪和支撐轉動軸進行改進，同時在井下對鉆裝機小溜龍門架提高150 mm，對升降油缸加裝碰撞擋板，還對鉆裝機機尾處和橋式轉載機的連接裝置進行改進，加大接觸面，增加穩固度。同年12月底設備基本改造完成，繼續進行試驗。

5 結論

1）提升循環進度。通過調整炮眼布置，優化爆破參數，循環進度由1.5 m提高至1.8 m，日提升進度0.6 m，減少硬巖大矸量。通過提升炮眼利用率達到96%，有效降低了爆破后巖石大塊率，降低了爆破拋矸的距離，避免了爆破飛石對設備的破壞。

2）鉆眼效率高。在巖性為砂巖、鉆孔深度2.0 m的條件下，風鉆鉆眼0.3 m/min，鉆裝機鉆眼1 m/min。鉆裝一體機鉆眼速度是YT-29型風鉆的3倍。且用工人數少，鉆眼時按兩部YT-29型風鉆需4人，鉆裝機僅需2人。

3）現場作業安全壞境明顯改善。鉆裝機鉆眼過程中操作人員距離迎頭4 m，杜絕打眼過程中掌頭片幫傷人事故。由于皮帶機尾跑道長，現場有8組跑道約24 m，鉆裝機退機距離遠，基本上消除了放炮對設備的損傷，提高了放炮進尺效率。

4）二運機尾采用緩沖床設置，有效避免了矸石對皮帶的損傷，同時杜絕了矸石摔落傷人事故。

5）鉆機操作視線較差。因鉆機布置在設備右側，操作臺布置在設備左側，鉆孔作業時操作人員視線較差，需有人輔助指揮定位；運輸槽機構設計不完善，表現為鏟板窄、耙斗容積小，耙斗臂短，運行輻射范圍受限，導致出矸能力受制約。

6 結語

通過巖巷鉆裝機配套鉆爆法快速掘進技術與施工工藝研究，優化工作面爆破方案，推廣機械化鉆裝機組，整體提升了巖巷掘進效率，為巖巷高效掘進創造了條件，保證了礦井采掘接替平衡。