大傾角巷道快速綜掘技術研究及應用分析

黃 龍

（中鼎國際工程有限責任公司，江西 南昌 330000）

現在，國內對資源與能源的需要量增加，有不少煤礦所處的模式是深部開采，很多礦井當對下部的煤層進行開采時，均要實施延深固有井筒或新掘井筒、暗井，上面幾種方法的任意一種均要把巖石穿透才能至可采煤層。現在，巖石的巷道掘進技術包括重型懸臂式掘進機掘進技術與全液壓鉆車掘進技術，后者主要是支護、爆破、鉆眼等工藝，可是爆破與鉆眼巷道會是比較差的成型、對支護效果有影響，有安全隱患存在，并且不易管理、使用與審批爆破的材料；前者是把單體錨桿機和掘進機在作業時相互配合來進行支護、掘進等，即為綜合機械化掘進，就全液壓鉆車掘進技術來說，目前，全巖重型懸臂式掘進機掘進技術在這個階段的實用型比較強，可以普遍使用，可是重型懸臂式掘進機根本無法滿足全部巖石的巷道掘進工程，更高技術的掘進技術必然會取代之前的巷道掘進技術，這是必然的。在某礦中的8號煤層內，由于可采的儲量剩余的不多，由于要確保礦井能夠接續生產，那么開拓延深就是必然的，在設計延深時，把固有的主斜井延深至13號煤層，在水平方向的標高是+790.000m。在本文中，對存在于煤礦巖巷大傾角綜掘機掘進技術的問題與相應的解決辦法進行了闡述[1]。

1 主斜井延深巷道

1.1 巷道的特征

在某礦的主斜井延深巷道中，其地形是黃土峁梁、地表大部分是溝壑的，洗煤廠存在墊渣路的排砰場的道路和巷道的分布幾乎是平行的。在主斜井延深的穿層巖巷是8#～13#，形成的傾角是+16°，掘進巷道的寬度與高度分別是4.7m、4.05m，拱形斷面是半圓形的，而且有231.2m的掘進長度；綜掘工藝被用于掘進工藝中。

1.2 巷道施工的措施

第一步要從8號煤層中掘進出措施巷，一直把措施巷掘進至13號煤層中所設計的主斜井底數的見煤點，然后在從該位置繼續向山上掘進，掘進角度是16°，一直貫通到固有主斜井，根據設計中的有關要求，要截割成巷的次數必須是一次，圖1為地質剖面圖。

圖1 地質剖面圖

1.3 掘進機型號的選擇

在選擇掘進機械時，對型號進行選擇的依據是一定要滿足掘進的效率、地質條件、巷道所具有的特征等方面的要求，按照上面幾項要求，來對掘進設備進行選擇，而且選擇的是現在在我國普遍使用的綜掘機，選擇的掘進機的型號是EBZ-260H，該型號的掘進機不管在功率、重量方面，還是在傾角方面是最合適本工程的。自設備中的有關參數中能夠得知，型號是EZB-260H的綜掘機可以使巷道掘進的所有要求得到滿足，可是在掘進主斜井延深巷道時，依然有困難與問題存在，通過不斷的嘗試與探索來進行優化，才能順利使該工程竣工。

2 存在于大傾角機掘中的問題

2.1 設備重量和巷道傾角問題

上山16°是巷道傾角，配套的有關設備與機身的重量。現在，巷道由于要對傾角與長度之間的問題進行平衡，通常所選取的傾角是16°。可是當對巷道進行上山掘進過程中，由于巷道傾角就會導致掘進機的重力有比較大的向下分力，這樣就會造成綜掘機不易前進。當停穩綜掘機之后，就要馬上進刀截割，當進行進刀時，有阻力產生于截割臂，就會導致其重力向下分力和阻力疊加在一起，這個力就會造成機組無法前進、乃至后退，就會威脅綜掘機的安全。關于此類狀況，一定要把機組不易前進的問題解決掉。

2.2 巷道底板與水相遇軟化的問題

巷道底板中的巖石由于有水淋到頂板、噴霧、沖塵等狀況會和水相遇，之后就會有軟化發生，當掘進機前進時就會有打滑現象發生。當打通巖石巷道之后，不少巖石巷道的頂板均有淋水狀況，是非常普遍的，由于長時間淋水、就會有淋水淋至巷道底板中的巖石內，就會軟化巖石。而且上坡的坡度不小，比較重的機身，當綜掘機履帶在底板的巖石中行走時，由于底板與履帶的硬度都比較大，且較為光滑，在底板與履帶和水相遇之后，就會大幅度降低其摩擦力，就會有打滑現象出現在機組中，乃至發生下滑后退。

2.3 防止巷道的粉塵的問題

由于巖石巷道中有比較大的粉塵，就會影響工人的視線，就會對巷道的成型效果有影響。因為巖石有比較大的硬度系數，通常選取的技術是炮掘。可炮掘沒有較高的效率，不能滿足生產需求，由于掘進機的不斷發展，在掘進巖石巷道時通常會選取掘進機，當提高效率時，就會增加粉塵占有量，有的地方乃至于是3g/m3，而且還有很高的二氧化硅，極易導致工人有塵肺疾病發生。而且，當施工巷道中，會有很多粉塵產生，那樣就會降低工人的視線，能見度極低，當掘進機截割時，司機一般會憑借經驗來操作，當支護工在對支護材料進行準備時，由于視線較低，就會使發生工傷的幾率增加，會使掘進巷道的進度下降，所以，防治粉塵同樣也是建設巖石巷道所要解決的主要問題[2]。

3 技術措施的種類

3.1 臺階式掘進機身的措施

當對坡度的上山進行掘進時，掘進工藝使用的是“臺階式”。經過觀察EBZ-260H中的有關參數能夠得知，掘進機掘進時的最大角度是16°，若傾角在16°以上就會增加打滑幾率。在現場，就試著把方木墊在履帶之下，來把底板和掘進機履帶之間的摩擦力增大來解決此問題，可是，此類方法會對方木產生浪費、有壓力作用于方木就會使方木破碎，這樣就使出渣更加困難，當方木被壓碎支護，就會使機組難以前進，就不能使優勢成效顯示出來，無法使現場施工的效率提高的要求得到滿足。以此為基礎，來選取的掘進工藝是“臺階式”，“臺階”在此處的意義并不是把巷道底板截割為臺階，由于把底板截割為臺階無法確保根據設計來掘進坡度，是把延伸掘進機的后支撐，一直延伸至最大限度，讓其后面所處的狀態是懸空，落矸與枕木被人工墊至掘進機之后的履帶底部，讓機身處在臺階狀形成，尤其為后支撐一定要牢固，讓掘進機本身擁有的傾角變小，此時，掘進機在不長的距離中就能正常行走了。把兩排作為1個循環，1排的距離大概是0.9m，而且循環進尺是1.8m，真正的截割在2m以上，由于要確保1個班循環的次數在2個以上，所以就能明確臺階長度在5～7m左右，圖2為臺階式截割示意圖。

圖2 臺階式截割示意圖

3.2 防煤矸石滾落傷人措施

關于安全措施使用到大坡度機掘中。第一步要做的就是在截割過程中有掉落的巖塊這一問題進行解決，否則就會對清理掘進機左右兩邊渣的人員的生命安全產生影響。下面就是所采取的措施：當掘進機把巷道除下部之外部分結束截割之后，就會有清渣人員把履帶兩邊的渣清除干凈，由于在對上部進行截割時極易有矸石產生，而且矸石的塊比較大。在把除下部之外的部分截割結束之后，就要馬上對履帶兩邊的塊巖進行清理，這樣就能使滾動的概率下降；當對除下部之外的部分進行截割時，若是沒有躲避硐時，清渣人員一定要站在其行人側，而且還把木板直接擋在雙腳與雙腿之前，并且木板的規格是厚度為0.05m、寬度是0.5m，高1m，避免雙腿與雙腳被滾動的巖石與煤塊所砸傷。第二步就為對滾渣的運輸可以后配套膠帶的問題，因為當綜掘機進行上坡時，較高的二運膠帶，所以就要把隔離護網安裝在膠帶的兩邊，而且隔離護網的高度是0.6m，避免膠帶中的巖石與煤飛落下來把人傷到。把擋煤板安裝在膠帶機頭的卸煤點處，而且擋煤板的用途是加工廢舊的膠帶，廢舊的膠帶會把落點位置滾動的巖石與煤進行阻擋，使巖石與煤礦的飛滾降低。第三步就是在進行生產時，留在工作面的就只有留煤機的司機，別的作業人員在走進安全區域中，在有施工人員或檢查人員未作業時，如出渣、支護等，一定要在停機前先打鈴。當檢修與施工過程中，一定要把警示標志設立好。

3.3 避免膠帶下滑的措施

用膠帶來對機尾進行固定，避免膠帶發生下滑。掘進機會對所延伸的膠帶進行牽引，此時就能把阻止掘進機向前進的力加大，由于要把掘進機的阻力降低，在每次結束延伸機尾之后，就要馬上把幫錨索施工到巷道的兩幫，而且每邊1根，每個幫錨索的規格是?21.6mm×4m，把2條40t的刮板鏈與膠帶機尾進行連接，所起到的作用是拉伸，10t的手拉葫蘆會把幫錨索與40t刮板鏈連接起來，在膠帶機尾被掘進機拉至設計位置之后，鏈條的長度的調整可以由手拉葫蘆來實現，然后在對機尾進行固定，避免有下滑發生。而且，關于淋水發生在巷道頂板，就會軟化巖石，進而使掘進機后退或打滑，繼而使膠帶運輸機產生下滑，把鐵片制作成漏斗，發生淋水的巷道的下面吊掛上鐵漏斗，把流管與其連接，然后把水引流至排水管內，使底板中的水量降低，當軟化底板巖石的程度比較高時，就要對防滑履帶進行更換、把防滑齒加焊到掘進機的后支撐處。

3.4 防治粉塵和不易運輸材料的措施

對不易運輸支護材料與粉塵的問題進行解決。工人的人身安全、健康與施工質量受粉塵的影響很大，若想把這個問題解決好，可以使用的辦法為把除塵風機安裝在掘進機中，該方法能夠使粉塵下降，而且把防爆燈安裝于掘進機的前面，防爆燈具有較強的明亮度，能夠把視線的能見度提高。能夠把巖石巷道中較大的粉塵、工人較差的視線等問題進行解決。把噴霧增大這一方法是不建議使用的，那是由于把噴霧增大，就能把巷道底板逐漸變成泥。而且，在運輸支護材料時，使用的全部是人工，斜坡與打滑的路面使工人無法行走，那么能夠把臨時的扶手安裝到巷道的人行一側的幫部，而且臨時扶手是尼龍繩的和底板的距離是1.2m，把臨時臺階施工到巷道的底板中，這樣幾乎能夠把對支護材料用人工運輸時走路打滑問題解決好[3]。

4 結束語

當實施大傾角巖石巷道過程中，當作業時，掘進設備發揮著重要的作用，可是在掘進大傾角時，也會有不少的問題存在，會對掘進作業安全與效率有很大的影響。比方說，傾角比較大與有水存在于巷道在加上配套的設備與機身的重量都不輕，那么就會導致掘進機掘進時極易有打滑狀況出現，危險性比較大。而且，當掘進機掘進時，一定會有很多粉塵產生，就會對施工的質量與工人的人身健康產生影響。關于上面所講的問題，能夠選取的掘進工藝是“臺階式”上山，這樣能夠把機身的傾角降低，當停止綜掘機時，一定要升起后支撐，把切割頭放在地上，進而可以把綜掘機的穩定性提高；把噴霧減小、把漏斗增設可以把巷道底板發生泥化的現象降低；對除塵風機進行安裝，能夠把工作面中的粉塵盡快排出去，對防爆強光燈進行安裝，能夠把視線的能見度增加，經過上面所講的技術手段，能夠把工作的效率與安全性提高。