大埋深大坡度下山巷道快速掘進技術研究與應用

王超 李攀

摘 要：肥城礦業集團單縣能源有限責任公司為提高大坡度下山巖石巷道掘進單進及效率，引進了履帶式扒渣機，優化、完善了主煤流運輸系統，優化勞動組織，提出了“六定一保”管理方法。通過實踐，采用大埋深大坡度下山巷道快速掘進技術，提高了掘進單進水平，確保了生產接續。

關鍵詞：大坡度下山;履帶式扒渣機;“六定一保”;

1 前 言

3800采區巷道標高-836.0～-1145m。其中3800軌道下山設計坡度-22°，原采用炮掘工藝耙裝機配合礦車進行矸石運輸，采用“兩掘一噴”方式進行生產作業。由于巷道坡度較大，矸石裝運效率低等原因，巷道正規循環率低，致使該巷道單進40m左右水平，掘進效率較低，嚴重制約生產接續。

2 工程概況

3800軌道下山設計長度962.7m，巷道荒寬5500mm，荒高4750mm，荒斷面面積22.3m2，巷道斷面形狀為直墻半圓拱，采用錨網索噴作為永久支護。該巷道為穿層全巖巷道，局部揭露3下1及3下2煤層。巷道整體布置在3上煤底板以下7～40m之間，平均23.5m。巷道頂板直接頂為泥質膠結的粉砂巖，普氏硬度系數f=2-3。

3 施工工藝優化

（1）大功率履帶式扒渣機

該巷道傾角較大，目前不具備采用綜掘工藝條件，但采用傳統耙裝機配合礦車進行排矸，由于受耙裝角度影響，單次耙裝量較小，耙裝機隨著掘進進度需頻繁移機，機械裝載效率較低，嚴重制約掘進單進及掘進效率。

礦井引進并改裝了ZWY-120/55L扒渣機。同時考慮坡度太大，扒渣機上下坡需要推動力也就更大，斜坡使機器的抓地力不牢靠;本身斜坡角度大再加上輸送槽被舉升傾角更大，矸石難于移運上去等問題，對ZWY-120/55L扒渣機進行了改裝：用改變履帶【加寬履帶拉長履帶底座再加深履帶板齒】的尺寸使履帶的接觸面增大，增加整機在坡度上的穩固性、抓地力和附著力以及制動力;作業時全機支撐在履帶行走裝置上，充分利用履帶裝置接地比壓小，附著力大的特點;每根履帶的運動均采用獨立的靜液壓傳動方式，變量馬達，雙行星齒輪傳動，使具有良好的行駛性和爬坡性，保證了斜井扒渣機在大坡度上長時間作業。

（2）優化后配套運輸系統

采用礦車運輸，環節復雜、人員占用多，不安全隱患多、運輸效率低。針對此問題礦井經過分析研究：采用DSJ800/55型膠帶輸送機進行矸石運輸，考慮巷道坡度大，矸石附著力差，上運矸石易出矸石下滑、滾落等情況，膠帶運輸機帶面采用花紋式防滑帶面，增加帶面與矸石之間的摩擦力，同時上運托輥原來兩聯托輥改為四聯托輥，增加皮帶包裹角度及包裹能力。對巷道變坡處采用增加緩沖托輥、加設覆帶方式增加摩擦阻力，減少矸石滾落、下滑。同時采用φ6冷拔鋼筋網對皮帶加設防矸網，皮帶縱梁以上部分折成半圓弧型，縱梁以下部分垂直安設至與巷道底板相接，避免矸石滾落傷人。

該巷道荒斷面22.3㎡，循環進尺1.6m，，巖石碎漲系數為1.5，每個循環矸石產生量約為53.5m3，采用原礦1.5t礦車運輸，約提升運輸20次，時間占用（礦車供應充足）約為4小時，采用扒渣機配合膠帶運輸機出矸，一個循環出矸時間約為2小時，效率提升一倍，且減少了人員占用，降低了勞動強度。

（3）優化勞動組織

優化勞動組織方式，強化定員管理，3800軌道下山單班人員控制在9人以內，提高精用工標準。成立專門物料運輸隊伍、巷道后部服務隊伍，杜絕掘進專業人員干零活。采用“三八制”循環作業，兩個班次掘進，一個班次噴漿，每循環進尺為1.6m。同時實施“炮眼打設與材料運輸平行作業、支護與檢修平行作業、耙裝與標準化建設平行作業、噴漿與水溝打設、鐵路鋪設平行作業”，盡可能提高掘進效率。

（4）“六定一保”管理法

通過提升管理水平，促進掘進單進提升，在3800軌道下山實施“六定一保”管理辦法，即：定人員、定機具、定眼位、定單進、定單價、定考核、保接續。

定人員：確定掘進工作面施工人員，每班次9人。

定機具：掘進施工時，三部氣腿鑿巖機打設炮眼，支護時頂部使用兩部MQT130型錨桿機，兩幫各使用一部YT-28型氣腿鑿巖機。

定眼位：明確炮眼打設過程中每部鉆機打設位置。

定單進：根據現場條件和施工工藝，超前預判地質條件變化，確定施工困難期和容易期，確保單進指標科學合理。

定單價：根據2019年全年采場條件及考核指標，按照定額標準，測算每條巷道每米單價。

定考核：以月度作業計劃為考核基礎，以測算單價為獎懲基礎，逐頭逐面制定臺階式獎懲辦法。

保接續：通過以上管理措施，提高現場管理水平，提高掘進單進，確保生產接續。

4 實際應用情況

單縣能源有限責任公司自2019年6月份在3800軌道下山配置“履帶式扒渣機+膠帶運輸機”以來，通過現場實踐不斷改進、優化、完善相關配套設置，掘進單進有了較大提升，掘進單進由原來平均40m/月，提升至70m/月，效率由0.037m/工提升至0.086m/工，勞動用工原來每班次12人減少為每班次9人。

5 技術創新點

針對大坡度下山巖巷采用耙裝機耙裝角度小、耙裝不靈活出矸效率低實際，引進了大功率履帶式扒渣機，通過現場實踐，對扒渣機進行了改進，如：增加履帶板尺寸等，增加扒渣機與底板的附著能力，避免出現扒渣機前進與后退作業中出現打滑情況。

改變傳統思路，大坡度下山采用膠帶運輸機進行矸石運輸。通過調整托輥，增加皮帶包裹性，采用花紋帶面、加設覆帶增加與矸石之間摩擦力等措施，提高矸石運輸效率，實現連續運輸。并對膠帶運輸機實行全斷面封閉，避免出現滾矸傷人情況。

6 結語

大坡度下山巖石巷道履帶式扒渣機和膠帶運輸機的應用，有效的提高了矸石運輸效率，實現了連續運輸;同時通過“六定一保”管理法，讓管理更細致化、更具體化、更規范化，提升了現場生產組織水平及現場管理水平;通過在大坡度下山巖石巷道實行技術優化與管理創新，提高了巖巷單進水平及單進效率，減少了人員占用，降低了勞動強度，確保了生產接續，為企業發展提供了保障。

參考文獻：

[1]侯朝炯，郭勵生，勾攀峰.煤巷錨桿支護[M].徐州：中國礦業大學出版社.1999.

[2]徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業大學出版社.1999.

[3]王家廉等.煤礦地下開采方法[M].煤炭工業出版社.1985.

作者簡介：王超，1985年12月出生，男，籍貫：山東寧津，碩士研究生，中級工程師，現工作于山東能源集團沖擊地壓防治研究中心，主要從事沖擊地壓防治工作。