大斷面巖巷工作面新型快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用研究

鄧 鵬

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

1 試用工作面概況及巷道規(guī)格

1.1 工作面概況

新景公司位于山西省陽泉市郊區(qū)，1999 年正式投入試生產(chǎn)，主采3 號、8 號、15 號煤層，年設(shè)計生產(chǎn)能力450 萬t。該礦為煤與瓦斯突出礦井。為了滿足當(dāng)前采掘銜接，公司安排將CMZY2-180/35 型鉆裝一體機(jī)在佛洼8 號采區(qū)南回風(fēng)巷進(jìn)行試用。

佛洼8 號煤采區(qū)回風(fēng)巷地表位于佛洼風(fēng)井以東，焦垴巖以南，深腳河以西，新莊窩村西北的山坡、山梁、溝谷地段。工作面井下位于佛洼采區(qū)東部，東為佛洼8 號煤采區(qū)回風(fēng)巷已掘段；南為佛洼8 號煤8304 工作面（未掘）；西為佛洼8 號煤采區(qū)回風(fēng)巷未掘段；北為佛洼8 號煤皮帶巷（已掘）。

巷道掘進(jìn)期間將掲6 號煤層、5 號煤層；6 號煤層厚度變化較大，但在本巷東部較薄，甚至尖滅，厚約0.00～2.15 m，平均1.38 m，煤層傾角3°～11°；5 號煤層厚度較薄，不穩(wěn)定，局部存在，厚約0.00～0.20 m，平均0.07 m，煤層傾角3°～11°。巷道巖性以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主,堅固性系數(shù)為4～6。

本巷由佛洼8 號煤8305 回風(fēng)巷口處開口，按設(shè)計依次向東0°掘進(jìn)60 m，7°上山掘進(jìn)262 m，后0°施工20 m 與8 號煤南回風(fēng)巷原停頭位置貫通，總施工長度為342 m。

1.2 巷道規(guī)格及支護(hù)形式

巷道斷面為直墻半圓拱型斷面，凈寬5.0 m，凈高4.3 m，荒寬5.2 m，荒高4.4 m，直墻高1.8 m。凈斷面S凈=18.81 m2，荒斷面S荒=19.98 m2。

斷面采用錨桿、錨索、鋼筋網(wǎng)、噴砼聯(lián)合支護(hù)，頂部每排巷中及兩側(cè)布置五根頂錨索，其他位置布置頂錨桿。

2 設(shè)備參數(shù)（見表1）

表1 CMZY2-120/18 型鉆裝一體機(jī)性能參數(shù)

3 技術(shù)方案

3.1 試用方式

2019 年10 月24 日，CMZY2-120/18 型鉆裝一體機(jī)在新景公司開拓二隊佛洼8 號煤采區(qū)南回風(fēng)巷投入試用，為了研究CMZY2-120/18 型鉆裝一體機(jī)的試用效果，本次試用與8 號煤南回風(fēng)巷原ZWY-80/45L 扒渣機(jī)施工工藝作對比，科研項目研究組委派新景公司調(diào)度室掘開系統(tǒng)，分人員分班次對試用情況進(jìn)行現(xiàn)場寫實，匯總各種數(shù)據(jù)，并根據(jù)巷道掘進(jìn)不同的巖性所施工的月度進(jìn)尺、施工效率以及人工投入等方面，比較鉆裝機(jī)的優(yōu)缺點，最后得出項目結(jié)論。

3.2 生產(chǎn)情況統(tǒng)計

要求施工隊組鉆裝機(jī)司機(jī)應(yīng)了解本機(jī)的性能特點，熟悉操作規(guī)程，掌握操作要領(lǐng)，并具有獨立排除故障能力，經(jīng)技術(shù)培訓(xùn)考核合格后方能上崗。施工區(qū)域為掌頭巖，該區(qū)域巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖和細(xì)粒砂巖為主。

3.2.1 10 月24 日至10 月29 日進(jìn)尺完成情況

有效使用天數(shù)5 d，生產(chǎn)班次14 個班次，施工進(jìn)尺25.5 m，日均進(jìn)尺5.1 m。

3.2.2 10 月30 日至12 月15 日進(jìn)尺完成情況

有效使用天數(shù)47 d，生產(chǎn)班次15 個班次，施工進(jìn)尺147.5 m，日均進(jìn)尺6.1 m。

3.2.3 7 月18 日至8 月17 日進(jìn)尺完成情況

有效使用天數(shù)28 d，施工進(jìn)尺195.3 m，日均進(jìn)尺7 m。

3.2.4 8 月18 日至9 月17 日進(jìn)尺完成情況

有效使用天數(shù)29 d，施工進(jìn)尺207.6 m，日均進(jìn)尺7.2 m。

3.3 兩種施工工藝對比情況

1） 掌頭巖性以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主：CMZY2-120/18 型鉆裝一體機(jī)2 m 鉆桿平均用時1.5分鐘，打起全斷面炮眼80 個平均用時60 min；人工使用YT-29 風(fēng)鉆鉆孔2 m 鉆桿平均用時4 min，打起全斷面炮眼80 個平均用時160 min。注：兩種工藝均為兩組鉆孔同時施工所計用時。

2）掌頭巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖和細(xì)粒砂巖為主：CMZY2-120/18 型鉆裝一體機(jī)2 m 鉆桿鉆孔平均用時2 min，打起全斷面炮眼80 個平均用時80 min；人工使用YT-29 風(fēng)鉆2 m 鉆桿鉆孔平均用時5～6 min，打起全斷面炮眼80 個平均用時220 min。

3）出矸系統(tǒng)：挖斗—小溜—鉆裝機(jī)橋式皮帶—第4 部皮帶—第3 部皮帶—第2 部皮帶—頭部皮帶—大皮帶—煤倉。

根據(jù)現(xiàn)場使用情況統(tǒng)計，鉆裝一體機(jī)出矸不必上刮板輸送機(jī)，可直接搭接皮帶，配套設(shè)備單一，易維護(hù)，出矸效率高。鉆裝一體機(jī)每班出矸平均用時1.5 h；原ZWY—80/45L 扒渣機(jī)出矸，出矸效率一般，且搭配刮板輸送機(jī)，設(shè)備不好維護(hù)，刮板輸送機(jī)易出故障，影響出矸，平均用時2.5 h 出矸完成。

使用鉆裝一體機(jī)后，打眼和出矸的效率明顯提高，每班結(jié)余的時間和人力調(diào)用出來噴漿、補(bǔ)打幫錨桿，增加了工作量。

4 試用效果及效益

4.1 效果

通過為期兩個多月的試用，CMZY2-120/18 型鉆裝一體機(jī)在8 號煤南回風(fēng)巷的施工，各項指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)。具體如下：

1）日進(jìn)尺5 m，月進(jìn)尺140 m，是原施工工藝平均單進(jìn)的1.5 倍。

2）機(jī)械化程度高，減輕了工人勞動強(qiáng)度。

3）勞動用工減少。采用鉆裝機(jī)施工工藝時生產(chǎn)隊組生產(chǎn)班每班出勤8 人，加上瓦檢員、放炮員共10 人方可滿足正常生產(chǎn)。

4.2 效益

4.2.1 直接成本對比

鉆裝機(jī)：截齒費用152 元/m，油脂費用3.64 元/m，共155.64 元/m。

扒渣機(jī)：火工品費用為403 元/m，鉆桿鉆頭消耗120 元/m，共523 元/m。

比較：綜掘比炮掘每米巷道節(jié)約367.36 元/m。8號煤南回風(fēng)巷按306 m 計算，整條巷道可節(jié)約44.08萬元。

4.2.2 人工工資對比

采用鉆裝機(jī)施工工藝月進(jìn)140 m，施工完306 m巷道需要2.2 個月，每月用工24×30=720 個，需用工2.2×720=1 584 個。

采用扒渣機(jī)施工工藝月進(jìn)90 m，施工完306 m巷道需要3.4 個月，每月用工27×30=810 個，需用工3.4×810=2 754 個。

施工完306 m 的8 號煤南回風(fēng)巷，采用鉆裝機(jī)施工工藝比扒渣機(jī)少用工1 170 個，每工按280 元計算，人工費用減少32.76 萬元。

4.2.3 租賃費用

使用鉆裝機(jī)日租賃費用為4 000 元，施工完306 m 的8 號煤南回風(fēng)巷巷道需要租賃費用為2.2×30×4 000=26.4 萬元。

采用扒渣機(jī)施工工藝時，扒渣機(jī)日租賃費用為229 元，施工完306 m 的8 號煤南回風(fēng)巷巷道需要租賃費用為3.4×30×229=2.335 8 萬元。

使用鉆裝機(jī)比扒渣機(jī)增加租賃費用為24.064 2萬元。

4.2.4 電費

鉆裝機(jī)：鉆裝機(jī)每天工作8.5 h，總功率為90 kW，每度電按0.5 元計算，施工完306 m8 號煤南回風(fēng)巷巷道電費2.2×30×8.5×90×0.5= 2.52 萬元；局部通風(fēng)機(jī)功率為55 kW，電費2.2×30×24×55×0.5=4.36 萬元，合計電費6.88 萬元。

扒渣機(jī)：扒渣機(jī)每天工作7.5 h，扒渣機(jī)功率為45 kW，每度電按0.5 元計算，施工完306 m8 號煤南回風(fēng)巷巷道電費3.4×30×7.5×45×0.5=1.72 萬元。局部通風(fēng)機(jī)功率為55 kW，電費3.4×30×24×55×0.5=6.73 萬元，合計電費8.45 萬元。

使用扒渣機(jī)比鉆裝機(jī)增加電費1.57 萬元。綜上所述，施工完306 m 的8 號煤南回風(fēng)巷使用扒渣機(jī)比鉆裝機(jī)節(jié)約費用近159.4 萬元。

5 結(jié)語

新景公司使用CMZY2-180/35 型鉆裝一體機(jī)，在試用期間不但生產(chǎn)效率得到大幅提高，而且降低了工人的勞動強(qiáng)度，取得了較好的社會、經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，巖巷新型快速掘進(jìn)技術(shù)在應(yīng)用初期仍存在一些問題，但隨著各項技術(shù)和管理配套措施的不斷完善，存在的問題也將隨之解決。在大斷面巖巷掘進(jìn)中使用CMZY2-180/35 型鉆裝一體機(jī)仍是當(dāng)前和今后一段時期內(nèi)解決采掘工程銜接緊張的重要途徑，巖巷新型快速掘進(jìn)技術(shù)也將成為當(dāng)前條件下的常態(tài)施工方式。