探析巖巷快速掘進技術在祁東煤礦的應用

秦慶舉，張 亮，王 華

(皖北煤電集團公司祁東煤礦,安徽 宿州 234000)

巖巷掘進在煤礦建設和生產中占有重要的位置。在礦井生產中，巖巷掘進對保持采掘平衡、保證可持續生產具有重要意義。巖巷掘進速度的制約已成為影響礦井可持續發展的主要因素之一，因此，提高巖巷施工速度成為急需解決的問題。為提高巖巷掘進速度，本文擬結合祁東煤礦南部采區目前的施工工藝、設施裝備、勞動組織等方面進行簡要的分析，在不增加人員、設備等施工條件下，探析制約祁東煤礦巖巷掘進的瓶頸問題，提出一些改進措施，以期達到巖巷快速掘進的目的。

1 工程概況

祁東煤礦是皖北煤電集團公司所屬國有大型現代化礦井，位于宿州市南25km處，井田面積45km2，可采儲量1.89億t，實際生產能力200萬t，可采煤層10層，主采煤層4層。祁東煤礦南部采區巖石巷道集中，包括南一(61-71)采區膠帶機上山、南一(61-71)采區軌道上山、-650m水平車場等巷道，擔負著南部采區行人、運輸、通風需要及下一階段生產接替的重任。

2 巷道掘進存在的主要問題

目前，祁東煤礦巖巷施工多以傳統的掘進方式——鉆眼爆破法破巖，即采用氣腿式風動鑿巖機與耙矸機裝巖為主的配套方式，雖在前期取得了一定的進尺成績，但與當前生產需要的巖巷掘進速度還有差距，簡要說來存在以下幾個方面的問題。

2.1 循環進尺效率低，掏槽方式有待改進

目前，祁東煤礦采用的掏槽方式大多為中部單楔形掏槽方式，循環進尺為1.2～1.5m。由于掏槽方式的限制，循環進尺效率低。

2.2 爆破技術存在缺陷，巷道成型差

現場施工仍存在不能精確打眼，輪廓線畫的不規范，少打眼、多裝藥等現象，導致炮眼利用率低，巷道成型質量較差，超挖、欠挖現象嚴重，為巷道后期修整帶來不便，從而影響巷道的掘進速度和質量。

2.3 排矸系統設備繁多，機械事故頻發

目前，祁東煤礦南部采區出矸系統為3個掘進工作面共用一套機械化綜合排矸系統，系統出貨大大提高了排矸能力。但隨著各個掘進工作面的不斷延伸，系統設備逐漸增多，機電維修人員不能采取嚴格的維修保養制度，及時更換、修理已損壞或磨損嚴重的配件，做好備件的存儲工作，從而降低了開機率，不能充分發揮每一臺設備的機械效能[1]。機械設備事故頻發，極大地影響了系統排矸能力。

2.4 勞動組織水平低

目前巷道大多采用錨噴支護，錨網噴支護施工程序為安全檢查(如敲幫問頂)→臨時支護→迎頭斷面封閉→灑水滅塵→沖洗幫頂巖面→初噴→打頂板錨桿、掛網→看線畫圓弧、打眼→打幫部錨桿、掛網→全面驗收→拌料、復噴→安全檢查→裝藥連線、放炮→倒貨→進行下一循環作業。由于迎頭進尺、后路修整、系統出貨等因素的交互影響，巷道掘進的平行作業效率較低，嚴重影響巷道的掘進速度。

3 提高巖巷快速掘進的對策

3.1 掏槽技術的改進

巷道掘進的爆破工作在只有一個自由面的狹小工作面上進行，掏槽深度受到巷道寬度的限制。因此要達到理想的爆破效果，必須將掏槽眼的自由面解放出來。

鶴崗礦業集團新興煤礦采用的“底部雙楔形掏槽方式”[2]，新光集團微山昭陽煤礦采用的“拋擲漏斗楔形掏槽方式”[3]，都取得了良好的效果，具有很高的參考價值。結合二者優勢，在楔形掏槽的前提下，將掏槽眼由中下部改為下部，掏槽帶底眼；在掏槽眼中間布置2個輔助掏槽眼，形成拋擲漏斗以增加掏槽眼的爆破自由面。具體參數為：掏槽眼數量為6～8個，眼深2200～2400mm，內插角75°～82°；掏槽眼槽口橫向排距1000～1400mm，槽口豎向間距為500mm；輔助掏槽眼數量為2～3個，深800～1000mm，豎向眼距為500mm，均勻布置在掏槽眼中間。爆破時由于輔助掏槽眼先爆破，在掏槽范圍內形成一個漏斗狀的空間，增加了掏槽眼的爆破自由面，爆破掘進深度達到2m左右，落巖塊度均勻；掏槽眼由中部改為下部，減少了底部粗根現象。

3.2 光面爆破的現場技術管理

光面爆破技術的關鍵性技術在于根據巖層條件、工程要求正確選擇光爆參數，即對周邊眼眼距和裝藥量的控制。在摸索巖性、眼孔距、爆破效果等作業面特性的基礎上，優化技術參數，找準光面爆破方式與現場作業條件的最佳結合點，下面我們著重討論現場技術管理工作。

在施工過程中，每班跟班隊長嚴格根據中腰線畫輪廓線，用白漆標定炮眼眼位；打眼工根據標好的眼位，嚴格把握打眼的角度、深度，將周邊眼布置在巷道斷面的輪廓線上；放炮員全程參與整個打眼過程，對打眼角度、深度、眼距、裝藥量等予以監督；安檢員在炮后對巷道進行初步驗收，驗收參考的主要依據為炮后眼痕率；技術員用量化的指標對巷道進行最終驗收。只有工作人員在每一個環節中都負起責任，才能逐步、真正推進光面爆破在現場的實施，從而減少超、欠挖，提高工程質量和進度。

3.3 優化出矸系統

3.3.1 梭式礦車的應用

祁東煤礦的巖巷進尺作業一直沿用“迎頭→耙矸機→礦車→平巷推車→絞車提升→平巷推車”的傳統模式進行排矸，主要存在礦車循環周轉時間長、運輸環節多、職工勞動強度大等不利影響，嚴重制約了掘進進尺速度。

為此，根據現場條件綜合考慮，祁東煤礦對出矸系統進行改造升級，投入了膠帶輸送機5臺，梭式礦車2臺，組成了3個掘進工作面共用一套綜合機械化系統排矸(圖1)——“迎頭→耙矸機→皮帶機→矸石眼→梭式礦車→礦車”，實現了集中出貨，節省了大量后運人員，出貨效率得到成倍提高。

3.3.2 提高設備的維護

隨著掘進工作面的不斷延伸，斜巷增多，運距漸遠，系統設備進一步增加(先后再次投入膠帶輸送機2臺)，當公用膠帶輸送機或者梭式礦車出現故障時，極大的影響到3個掘進工作面的的排矸，設備故障成為制約快速掘進的主要因素。為保證巷道正常施工，關鍵在于設備狀態完好，為使設備在運行時一直處于最佳狀態，對設備使用、保養、維修等方面采取了一系列措施。

①加大對設備專職司機、機電工技能知識的培訓力度；②加強機電工現場檢修，減少設備故障，每班各派一名電工進行跟班檢修，確保機電設備24h正常運轉。杜絕因機電設備故障時間長而影響進尺[4]；③加強設備的地面檢修，保證入井設備保持完好狀態。根據工作任務的調整，適時投入新設備。

圖1 綜合機械化排矸系統

3.4 優化工時利用

3.4.1 “三掘一修”新模式的應用

隨著巷道掘進速度的不斷增加，逐漸發現傳統的“兩掘一修”組織模式已不能滿足生產的需要，經過認真研究并結合施工隊伍實際情況，提出并實施了“三掘一修”的工作模式，其中三班正常進尺，利用中班進行穿插修整成巷，具體為每天中班抽調6人左右對后路專門進行修整、噴漿，盡量不占用和少占用迎頭作業時間，使本班迎頭打眼不間斷，后運不停機，進一步優化了勞動組合，加快了進尺進度。

3.4.2 “三段式”平行作業法

“三段式”平行作業法，即前段進尺、中段修整、后段出貨(圖2)。前段為迎頭5m范圍內，安排5人左右進行施工，包括打進尺眼、頂板初噴、頂板支護等；中段約10m，安排4人左右進行施工，包括刷幫、支護幫部、噴漿等；后段10～15m為出貨段，將中段10m的矸石耙到此段，讓中段人員進行修整。工作人員到達工作面后，首先安排耙矸機司機將前段和中段的矸石倒到后段，其他人員做進尺準備工作，包括運料、吊掛風水管路等。各施工隊當班需要完成爆破、耙矸、初噴、支護、復噴等完整工序，要求迎頭5m而后一次成巷。“三段式”平行作業使人員組合得到了充分優化，解決了以往前面干、后面看拖時“窩工”的難題。

圖2 “三段式”平行作業法示意圖

4 結論

祁東煤礦在巖巷施工過程中，通過認真研究，改進掏槽方式，在做好光面爆破技術管理工作，全力保障系統排矸的同時，采用科學的施工組織和管理方法，特別是“三掘一修”新模式的應用和“三段式”平行作業法的推廣，大大提高了巖巷掘進速度，有效地緩解了礦井采掘接替緊張的局面。

[1]張思維.巖巷快速掘進技術在章村礦的研究與應用[J].河北煤炭,2011(3):35-38.

[2]劉彥軍.底部掏槽式巖巷快速掘進工藝[J].煤炭技術,2010,29(2):75-76.

[3]岳振強.淺談巖巷快速掘進的幾點技術措施[J].中小企業管理與科技：下旬刊,2010(12):258.

[4]胡信利,劉尚星.巖巷快速掘進的改進工藝[J].煤礦現代化,2010,94(1):20-21.