大斷面巖巷機(jī)械化掘進(jìn)施工與組織研究

李國(guó)友

（國(guó)投新集能源股份有限公司劉莊煤礦 安徽 阜陽(yáng) 236235）

1 問(wèn)題的提出

鑒于礦井生產(chǎn)需要，新集礦區(qū)礦井水平開(kāi)拓、準(zhǔn)備巖巷其施工斷面平均在20m2，一般巖巷掘進(jìn)中一般遇到斷面接近20m2時(shí)，其巖巷進(jìn)度將會(huì)明顯下降，傳統(tǒng)的炮掘工藝相對(duì)于大斷面打眼時(shí)間長(zhǎng)、出矸量大，且支護(hù)強(qiáng)度高的特點(diǎn)，單進(jìn)一直處在60米～70米/月左右，其制約單進(jìn)因素有：

1）巷道斷面大，巷道均在4米以上，施工中采用分臺(tái)階施工，人工打眼時(shí)間長(zhǎng)，速度慢，且炮眼數(shù)量多，工效低。

2）大斷面巖巷矸石量大，耙矸機(jī)出矸，速度慢，平巷礦車接車，隨著耙矸機(jī)的前移需要釘車場(chǎng)，人工推車、倒車距離長(zhǎng)；斜巷輪眼提升出矸，速度更慢，斜巷連續(xù)提升安全隱患大，且影響斜巷噴漿、打錨索等工序平衡作業(yè)；如車皮供應(yīng)不及時(shí)，迎頭不能及時(shí)不矸，則無(wú)法進(jìn)入下一循環(huán)作業(yè)。

3）炮掘在迎頭巖性硬度較大時(shí)采用傳統(tǒng)風(fēng)錘施工，需打100～120個(gè)眼，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且所耗時(shí)間長(zhǎng)。且風(fēng)錘所配鉆頭直徑只有￠32mm，裝短徑￠27炸藥能量小，爆破效果差，在硬巖條件下小功率鉆具不適合用中深孔爆破工藝進(jìn)行爆破作業(yè)。循環(huán)單進(jìn)僅1.6米/循環(huán)。

表1 炮掘掘進(jìn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表

2 施工組織研究

如何解決大斷面巖巷單進(jìn)問(wèn)題，新集礦區(qū)經(jīng)過(guò)多年摸索，其施工組織研究如下：

2.1 根據(jù)施工巷道巖性情況選擇不同掘進(jìn)設(shè)備

1）巖性硬度基本處F<6時(shí)，采用巖巷綜掘機(jī)機(jī)掘作業(yè)；2）巖性硬度處在F＞6時(shí)，采用鉆巖臺(tái)車+裝巖機(jī)炮掘作業(yè)。

2.2 建立巖巷快速連續(xù)出矸系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)車皮+耙矸機(jī)出矸模式

利用綜掘機(jī)或裝巖機(jī)快速出矸優(yōu)勢(shì)，在長(zhǎng)距離大巷采用皮帶機(jī)+鏈板機(jī)+車皮聯(lián)合出矸（系統(tǒng)有優(yōu)勢(shì)可直接進(jìn)入矸石膠帶機(jī)進(jìn)入矸石井直接出矸）。

該系統(tǒng)具備以下優(yōu)點(diǎn)：

1）長(zhǎng)距離巖巷，在向前延伸過(guò)程中，可直接延皮帶，其接車地點(diǎn)固定。

2）大大減少皮帶推車距離時(shí)間長(zhǎng)，避免倒車速度慢，出矸慢。特別是長(zhǎng)距離大斷面上、下山巖巷掘進(jìn)過(guò)程中，皮帶機(jī)能避免車皮出矸斜巷提升時(shí)間長(zhǎng)、安全隱患大、出矸時(shí)其它工序不能平衡作業(yè)等問(wèn)題。

3）利用鏈板機(jī)兩側(cè)設(shè)瓦石擋矸墻，起臨時(shí)儲(chǔ)矸倉(cāng)作用，在車皮供應(yīng)不及時(shí)的情況下，可采用該系統(tǒng)臨時(shí)儲(chǔ)矸，不影響迎頭出矸，起到連續(xù)出矸的作用。

2.3 改變傳統(tǒng)施工工藝，提高施工工效

1）大斷面在矸石硬度F<6采用EBZ200(H)型或WAV300型大功率巖巷綜掘機(jī)施工，相對(duì)于傳統(tǒng)炮掘，在大斷面巖巷作業(yè)時(shí)有以下優(yōu)勢(shì)：

①切割速度快，全斷面一次性切割，避免炮掘分兩次放炮中諸多打眼、裝藥、連線、警戒、撤人、驗(yàn)炮等工序，工序利用相對(duì)比較科學(xué)，工效高。

表2 綜掘機(jī)快速掘進(jìn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表

②安全系數(shù)高，綜掘機(jī)作業(yè)，作業(yè)人員離迎頭較遠(yuǎn)，相對(duì)于炮掘人工在迎頭大斷面山墻下作業(yè)，避免在山墻高度達(dá)到4米時(shí)人員在迎頭作業(yè)時(shí)幫部及山墻矸石片掉傷人，安全系數(shù)要高。

③綜掘機(jī)切割成型好，相對(duì)于放炮其圍巖成型比較好，有利于巷道后期使用。

2）大斷面硬巖采用德國(guó)BTRK1-PS408-COP163鉆巖臺(tái)車施工相對(duì)于傳統(tǒng)的炮掘有以下優(yōu)勢(shì)：

①硬巖采用YT-7655風(fēng)錘打眼，打眼難度大，進(jìn)度慢，且人工勞動(dòng)強(qiáng)度大。

②臺(tái)車打眼，采用￠38mm的鉆頭，配φ35×330mm礦用三級(jí)水膠炸藥，風(fēng)錘打眼，采用￠32mm，配Ф27mm×430mm礦用三級(jí)水膠炸藥，臺(tái)車打眼，其單眼配炸藥直徑大，其對(duì)硬巖破壞能力要強(qiáng)，適合于采用中深孔爆破，其循環(huán)單體能達(dá)到2.4米，循環(huán)單進(jìn)要高。

表3 鉆巖臺(tái)車掘進(jìn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表

3 施工單進(jìn)對(duì)比

新集礦區(qū)經(jīng)過(guò)多年探索和學(xué)習(xí)，在引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)出矸系統(tǒng)，創(chuàng)新施工工藝，使得巖巷在斷面大、支護(hù)強(qiáng)度高等不利因素下單進(jìn)臺(tái)車平均單進(jìn)由原來(lái)的60米～70米/月提高到100米/月，最高單進(jìn)達(dá)到140米/月；巖巷綜掘平均單進(jìn)在120米/月，最高單進(jìn)達(dá)到210米/月。

4 結(jié)論

新集礦區(qū)通過(guò)多年來(lái)探索，通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的大功率設(shè)備、優(yōu)化施工工序，創(chuàng)新施工工藝，使礦區(qū)大斷面巖巷在不同巖性條件下單進(jìn)有了大幅度提高，不僅僅減少了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更大大的提高了勞動(dòng)工效和礦區(qū)大斷面巖巷的單進(jìn)水平，確保了礦區(qū)的生產(chǎn)接替，該施工組織研究的成功探索，為其它礦區(qū)在相同條件巖巷單進(jìn)的提高具有普遍的指導(dǎo)意義，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值不可估量。［1］繆協(xié)興，錢鳴高.采場(chǎng)圍巖整體結(jié)構(gòu)與砌體梁力學(xué)模型[J].礦山壓力與頂板管理，1995，No.3-4：3～12.

［2］曹勝根，等.采場(chǎng)支架——圍巖關(guān)系新研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，1998，23(6)，575－579.

［3］曹勝根.采場(chǎng)圍巖整體力學(xué)模型及其應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1999，18(6)：721－721.

［4］李洪.崔家寨煤礦堅(jiān)硬頂板控制研究[J].礦山壓力與頂板管理，2002，4：73－76.

［5］錢鳴高，何富連.再論采場(chǎng)礦山壓力理論[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)報(bào)，1994，23(3)：1－9.