裝載機聯(lián)合掘進機快速施工技術(shù)在聯(lián)巷中的運用

劉海江LIU Hai-jiang

（中煤天津設(shè)計工程有限責(zé)任公司，天津 300131）

0 引言

中煤蒙大礦業(yè)納林河二號礦井是一座煤層賦存條件穩(wěn)定儲量充足、煤質(zhì)優(yōu)良、環(huán)境適宜的地下煤礦。位于地域遼闊、資源富集、交通便利、通訊發(fā)達的內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，南鄰陜北榆林、北望河套平原，處于羊、煤、土、氣資源型經(jīng)濟發(fā)展的“金三角”地帶。納林河二號礦井建設(shè)于科技與經(jīng)濟實力相對發(fā)達的2018 年，礦井的生產(chǎn)技術(shù)和采煤設(shè)備居國內(nèi)先進水平，為毛烏素沙漠地帶煤炭資源的開發(fā)利用和經(jīng)濟發(fā)展提供了有力支撐。

近年來，中煤蒙大納林河二號礦井本著科學(xué)實用、安全可靠、實施簡單、經(jīng)濟合理的原則，針對納林河二號礦3-1 煤兩條平行大巷之間聯(lián)巷施工，采用輪胎式防爆裝載機配合掘進機快速施工進行技術(shù)改造，取得了很好的實施效果。實踐證明，該施工技術(shù)方法簡單，節(jié)省施工成本和時間成本，其經(jīng)濟和技術(shù)成果，在同等條件下的施工中有相當廣泛的推廣和應(yīng)用價值。

1 項目工程概況及地質(zhì)情況

該項目設(shè)計生產(chǎn)能力為8.0Mt/a。在井田場地布局有4 個立井，分別為1#主立井、2#主立井、1#回風(fēng)立井和副立井。設(shè)置了一個主水平和四個輔助水平。在礦井建設(shè)初始階段，為生產(chǎn)施工便利，提高掘進效率，礦井布局共設(shè)置五條大巷，分別為兩個回風(fēng)巷、兩個輔助運輸巷和一個帶式輸送機大巷。隨著生產(chǎn)開拓煤層不斷向縱深發(fā)展，巷道持續(xù)向外延伸，這五條大巷之間的距離越來越遠，為相互之間的聯(lián)系帶來諸多不便。為便于回風(fēng)巷與運輸巷和檢修間的相互聯(lián)系，使中央一、二號回風(fēng)巷、中央帶式輸送機巷、煤倉上口檢修巷綜掘、膠帶機運輸?shù)刃纬陕?lián)接互通的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？紤]到兩個回風(fēng)巷區(qū)間聯(lián)巷位于3 號煤層中，煤層厚度為5.4m，煤層傾角為小于3 度，結(jié)構(gòu)不是特別復(fù)雜，所以決定在一號、二號回風(fēng)大巷之間開拓二、三、四、五、六號聯(lián)巷。

施工煤層有兩大特征，一是屬于易爆炸煤層；二是在掘進過程中，巷道中會有少量淋水，淋水來源以裂隙含水層為主，其次為孔隙含水層。

2 巷道設(shè)計

2.1 幾何尺寸

二、三、四、五、六號聯(lián)巷凈斷面設(shè)計均為：寬5.5m，高3.2m，二號、三號、五號、六號聯(lián)巷長為35m，四號聯(lián)巷長120.4m，合計總長260.4m。開掘體積工作量的理論數(shù)據(jù)為4583.04m3，預(yù)計開采工作量將接近5500m3。

2.2 支護方式

采用錨網(wǎng)噴，并用錨索補強支護。錨噴參數(shù)：錨桿型號為Φ20×2450mm，錨深2400mm，錨桿間排距800×800mm，每根錨桿使用3 卷樹脂錨固劑，其規(guī)格型號通常選用MSZ28/35；錨桿托板規(guī)格型號為150×150×8mm。金屬網(wǎng)規(guī)格6×1000×1800mm。錨索參數(shù)L=7500mm，φ17.8mm，錨索托板采用300×300×12mm 的鋼板。每排布置3 根錨索，排與排之間距離為2.4m，每根錨索使用樹脂藥卷4 個。

2.3 錨噴安排

在巷道施工的時候，暫不噴漿，待巷道掘、錨施工完后再進行整體一次噴漿支護。（圖1）

圖1 巷道平面布置圖

3 施工方案的改進

施工過程也是一波三折，對方案進行了幾次修改。

3.1 炮掘效果不理想

聯(lián)巷開鑿前，計劃采用炮掘施工，但因中央一號回風(fēng)大巷內(nèi)安裝有主皮帶，且無運送軌道，耙矸機無法進入工作面，只好采用人工配合刮板輸送機出矸，勞動強度大；雖然試用中深孔爆破，但每天也只能放一炮，進尺很不理想，進度異常緩慢。而且，炮掘?qū)γ合锏膰鷰r產(chǎn)生較大震動，巷道很難成型，會嚴重破壞圍巖的穩(wěn)定性，不利于安全生產(chǎn)。

3.2 掘進機械難以施展

由于聯(lián)巷布置與回風(fēng)巷垂直或呈銳角，大型機械在其中很難轉(zhuǎn)彎。若采用掘進機掘進，橋式轉(zhuǎn)載機根本進不到聯(lián)巷內(nèi)，運輸皮帶也無法延伸至聯(lián)巷內(nèi)。采用人工配合刮板輸送機出矸大大降低了勞動效率，在時間上難以按計劃完成。

3.3 施工方案的確定

為了提高施工速度，降低人工勞動的工作量，對施工方案進行了反復(fù)改進。確定在二、三、四、五、六號聯(lián)巷開鑿時，采用EBZ200 懸臂式掘進機掘進施工，拆除橋式轉(zhuǎn)載機，配合ZL16YFB 輪胎式防爆裝載機和傳送帶將煤向外運送。（EBZ200A 型掘進機主要技術(shù)特征見表1；ZL16YFB輪胎式防爆裝載機主要技術(shù)特征見表2）。

表1 EBZ200A 型掘進機主要技術(shù)特征表

表2 ZL16YFB 輪胎式防爆裝載機主要技術(shù)特征表

具體作法是拆除橋式轉(zhuǎn)載機，將掘進機退至將要施工的二號聯(lián)巷開口處,配合ZL16YFB 輪胎式防爆裝載機和傳送帶將采出的煤向外運送。如此，對二、三、四、五、六號聯(lián)巷依次開掘前進。保證在合同規(guī)定的工期內(nèi)完成了項目施工。

4 施工過程

4.1 施工組織

施工生產(chǎn)過程分為掘進支護作業(yè)和維修。兩個生產(chǎn)班，每班掘進2 個循環(huán)，2.5m/循環(huán)，保證8 小時進尺5m。一個檢修班，作業(yè)分為兩項，前4 小時對設(shè)備進行檢查、維修和修幫作業(yè)，后4 小時也要進行掘進生產(chǎn)，保證每班進尺2.5m。日進尺為12.5m。可以按工期完成施工計劃。

4.2 落巖工序

掘進機在施工作業(yè)過程中，通過截割頭不斷地切割，從而對煤層破碎，完成對煤的開采。

掘進機進刀位置按要求在巷道左下角，有激光指示儀準確定位，進刀量選擇0.8M；然后橫向移動到巷道的另一側(cè)相應(yīng)位置，選擇0.6M 吃刀量垂直截割；再次左移相應(yīng)機械設(shè)備至最左邊處，一次吃刀量0.6M 垂直截割；進而右移截割頭，循環(huán)往復(fù)，形成如圖2 所示的蛇形截割。

圖2 掘進切割順序圖

4.3 煤的裝載與外運

掘進機拆下橋式轉(zhuǎn)載機，卸下機尾。加工一2.5×1.5m的卸載漏斗（圖3），安裝在800mm 皮帶機的尾部上方。掘進機裝置安裝有收集頭機構(gòu)和中部輸送機。截割煤層不斷落入到收集頭機構(gòu)，又通過中部輸送機將煤輸送到機尾。掘進機向前掘出的煤矸由裝載機鏟出倒入卸載漏斗，漏到800mm 皮帶上，由皮帶運至主皮帶上，然后運往煤倉。聯(lián)巷施工結(jié)束后，將掘進機退出，清理剩余浮煤（矸）確保巷道干凈、暢通。

圖3 卸載漏斗示意圖

5 施工方案改進后的效果

①為方便兩條大巷施工過程中的運輸、檢修、聯(lián)系，應(yīng)業(yè)主要求在兩條平行大巷之間施工聯(lián)巷，且聯(lián)巷與大巷之間角度設(shè)計全部為直角或銳角，無法采用掘進機連接皮帶直接施工，且無成熟經(jīng)驗施工可借鑒，經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)實踐和研究，我們探索出運用現(xiàn)有設(shè)備快速施工聯(lián)巷技術(shù)：采用掘進機掘進，防爆裝載機鏟煤配合卸載漏斗皮帶運輸，達到快速施工的目的。此項經(jīng)驗，對類似工程具有重要的借鑒意義。

②加強現(xiàn)場施工管理，落實安全技術(shù)措施，科學(xué)合理地安排正規(guī)循環(huán)作業(yè)，是快速施工聯(lián)巷的重要保證。