巖巷掘進技術研究與應用

吳宇

摘 要：隨著我國煤炭運用的多元化發展，對煤礦采煤技術及方法提出了更高的要求，綜合來看，采煤機械化水平已得到提高，但巖巷掘進速度卻一直停留在較低水平，這一現狀導致采掘接續普遍緊張，本文將以屯留礦巖巷的快速掘進技術實踐為例，在對其進行詳細分析的基礎上，研究了新型巖巷機械掘進作業線等在其采煤中的應用，以期能實現巖巷的高效安全掘進。

關鍵詞：煤礦；巖巷快速掘進；液壓鉆車；應用

在當前發展中，巖石巷道占據煤礦新井建設工程的比重夠較大，約為40%～50%，現階段國內主要采用以鉆爆法為主技術來完善煤礦巖巷掘進等工作，其對應的單進水平為60m/月左右，這使得阻礙新時期煤礦生產的重大問題中，如何實現巖石巷道的快速安全掘進變得極為突出，筆者將結合屯留礦1010軌道運輸巖巷快速掘進技術試驗過程，重點分析其采掘進過程中應用中深孔光面爆破等關鍵技術等，促進了巖巷掘金的安全高效發展，這對于新時期我國煤礦的開采生產具有十分重要的現實意義。

1 屯留礦礦井工業性條件分析

筆者此次研究的屯留礦1010軌道運輸大巷延伸滿足行人、進風等需要，綜合來看，其巷道服務年限為20a，大巷的工程量為1600m，另外，其巷道的埋深為350m，巖石普式系數f=4～6，中粗粒砂巖為其主要巖性，其抗壓強度為38.0MPa。在其煤礦開采的過程中，巷道凈寬4.8m，絕寬5.0m，凈高3.8m，而掘高為3.9m，另外凈斷面和決斷面分別為15.76m2和16.81m2[1]。

2 研究試驗方案

此次研究過程中，根據煤礦周邊的地質條件，經過詳細分析其所涉及到的技術經濟因素，特此制定的研究實試驗方案具體如下：為了有效降低工人的勞動強度和鉆眼效率得到有效提高，筆者采用了履帶式全液壓掘進鉆車打眼，并在此基礎上進行中深孔光面爆破，這一創新對爆破效果起了積極的提高作用，另外，采用了側卸裝巖機裝巖，可同時滿足向一列4～6輛的礦車裝矸，這一創新舉措大大提高了裝巖效率，最后，為了有效降低粉塵和減少回彈率，筆者及所在研究團隊采用了型濕式混凝土噴射系統。

依據相應的設備配備和施工水平及現場條件，此次參與研究的團隊采用“三八”制組織生產，此外，相應的輔導工藝為高效的 “三班掘進、邊掘邊噴”，這讓整個-研究變得更為高效，操作程序設計以下內容，首要的便是對掘進工作面打眼，完善此步驟后，應及時定炮、放炮和敲幫問頂，在完成上述工序后進行初噴和裝車，到最終的支護兩幫，以此類推循環。為了更有效進行此次研究，筆者在屯留礦的工作面采掘，運用了全斷面一次掘進的方式，也就是講求前面打眼、后面裝車，，此外，更要保持全面施工，后面復噴等，讓此次采掘中的多道工序平行交叉作業，為后續研究奠定了基礎。

3 主要的施工技術應用研究

3.1 液壓鉆車配套前卸式側卸裝巖掘進作業線

本次研究過程中，筆者在屯留礦1010軌道運輸巖巷掘進試驗中，結合當前巖巷快速掘進技術的發展趨勢，采用了履帶式全液壓掘進鉆車，并在此基礎上配套新型多功能側卸裝巖機掘進作業線，因為本次試驗對工藝組織、設備配套等方面有著比較高的要求，所以筆者及所在研究團隊對該新型側卸裝巖機對工作機構、底盤等進行了改造創新，以期使其更加符合此次試驗的要求[2]。

（1） 增加前卸功能。也就是在試驗中在側卸基礎上加上前卸載，這樣便于井下裝載和散料堆，通過此方式大幅減少了工人的勞動強度，促進了施工的高效性；

（2） 鏟裝轉斗角度大，裝滿量高；

（3）研制了電纜拖曳裝置，經過此方式，可形成對裝巖機工作中電纜人工拖曳問題等進行有效解決。

（4） 半軸——全軸聯結式四點固定底盤，這種情況下，施工的安全性更高，也有利于后續的相關維護；

（5） 平動舉頭不撒矸，提高了作業的安全性。

履帶式全液壓鉆車主要技術參數如下：最大鉆孔深度為2.1m、2.6m和3.1m；樽空速度為普通鑿巖機的2～4倍，即0.8～1.5m/min；外形尺寸（長×寬×高）為7.5m×1.16m×1.75m；孔徑為27～43mm；最大的爬坡角度為14°；適應斷面23m2以下，即高4.2m×寬5.5m。

履帶式側卸裝巖機主要技術參數如下：鏟斗容積0.60mm3；技術生產能力為70m3/h；最大前卸高度1000mm；外形尺寸為 ，最大爬坡角度為16°；卸載時機器最高點為3680mm。

3.2 中深孔光面爆破技術

本次試驗研究過程中，為了取得良好的爆破效果，筆者及所在團隊認為起決定作用的有炮眼位置、起爆順序以及裝藥量三項，團隊采用液壓鉆車打眼，同時配備有柱齒型鉆頭和六棱中空鋼釬，在炸藥的使用方面，研究小組一致認為應選用三級煤礦許用乳化炸藥，除此之外，進行沿縱向連續裝藥結構對其進行安裝，確保其高效性，并選用了煤礦許用毫秒延期電雷管，其具體分為1～5段，且可以保證最后一段電雷管延期時間小于130ms。為了促進試驗的安全有效性展開，需全斷面一次起爆且安全執行，于是采用串聯起爆網絡，結合對煤礦巖性的具體分析，依據其內部格局等多次調整了爆破參數，并以此為基礎，多次優化了對相關炮眼的布置，從后續的試驗的結果來看，確實得到了良好的爆破效果，使得爆破的效率達到了85%～90%，且周邊眼眼痕率大于85%，掏槽眼及中空眼深2.2m，每個班循環進尺為1.7～1.8m，其余的炮眼深為2.0m，如下圖，為其具體的布置圖，下表則為相關的炮眼參數[3-4]。

3.3 濕式噴漿技術

屯留礦在開采過程中，很早就將錨噴支護技術引用在了巖石巷道的掘進中，并一直沿用“潮噴”和“干噴”的施工工藝，雖說尤其固有的優勢，但也始終存在相應的問題，如噴射混凝土作業造成的粉塵污染問題，這一現象導致煤礦開采中浪費了大量材料，所以，本次研究過程中，為了對井下粉塵眼中污染的問題進行徹底的解決，進行了濕式混凝土噴設計試驗，現具體分析如下：

在此次試驗的噴漿應用方面，綜合以往施工的經驗，大膽采用了新型的 濕式混凝土噴射機來進行作業，其具體構造為：機內有兩個并排的灌，其作用是一個備料，一個噴射，此外，為便于操作的有效進行，在兩個灌的底部裝有橫臥的螺旋輸送器，實現了作業的高效性進行，因為噴射灌內通入壓縮空氣，運用螺旋的方式將濕拌合料送入輸料管，在此基礎上，以“稀薄流”的形式加之利用壓縮空氣，致使其可輕易將物料輸送至噴嘴直接噴出。相比于以往的相關應用，噴漿機的噴層強度較高，大致可達到30～35MPa，回彈率為12.5%，而相應的作作業粉塵則小于10mg/m3，同時實現了噴射脈沖小的需求，這一方式對煤礦井下環境實現了極大的改善，但綜合而言，煤礦現有的濕噴射機仍以人工加料和攪拌為主，這種作業方式勢必造成混凝土攪拌不均勻。工人勞動強度大，且存在生料不能連續的問題，這些都會或大或小影響到噴射的質量，針對此現狀，筆者及所在研究團隊以該型濕噴機為基礎，并結合其實際運用的需要，配備了HP—6型濕噴機上料機，利用此種方式，完善了對濕噴工藝機械化的有效嘗試，為后續試驗的高效進行打下了基礎。

HP—6型濕噴機上料機技術參數如下：骨料直徑小于15mm；最大生產能力為6m3/h；外形尺寸為3200mm×750mm×1900mm；適用混合料水灰比0.4～0.5；輸送距離為2.5m。

SPL—6型濕式混凝土噴射機相關參數為：耗風量15m3/min；生產能力為6m3/h；骨粒粒徑小于20mm；工作壓力為0.4MPa；外形尺寸為2800mm×600mm×1400mm。

支護采用的等強度螺紋鋼錨桿，其錨桿呈菱形分布，有的鋼筋網個球墨鑄鐵托盤及數值錨固劑，噴射混凝土厚度為150mm，錨桿間排距為800mm×800mm。且確?；炷潦恿讲淮笥?5mm、水泥標號要高于32.5號，并采用紅星Ⅱ號速凝劑，此外，進行實驗的過程中，相應的支護工藝為臨時支護，完成過后的工序方面，還有初噴、打錨桿掛網的實施，這樣，最后環節才是進行復噴施工工藝，完善整個試驗過程。

4 結束語

綜上所述，針對我國煤礦發展的過程中巖巷掘進技術的發展現狀和發展要求，本文一屯留礦的巖巷掘進技術改進實踐為例，在應用全液壓鉆車打眼的基礎上，配合以新型前卸裝巖機裝矸，并結合采用濕式混凝土噴射系統噴漿等方式，不斷完善了新型巖巷快速掘進技術在煤炭開采中的有效應用，經筆者在煤礦進行完整的試驗后發現，在此技術實施的基礎上，掘進速度提高了50%以上，由以往的120m/月到了當前的180m/月，完善了新時期煤礦開發中的巖項掘進，并真正意義上實現了安全、高效、完善工況的的目的，有利于促進我國煤礦開采行業的良性發展。

參考文獻：

[1]馬利.巖巷機械化快速掘進技術及其在邢臺礦區的應用研究[D].中國礦業大學（北京），2012.

[2]楊仁樹.我國煤礦巖巷安全高效掘進技術現狀與展望[J].煤炭科學技術，2013（09）：18-23.

[3]馬新亮，宋培卿，岳之順.濟三煤礦巖巷快速掘進技術研究與應用[J].山東煤炭科技，2011（05）：109+111.

[4]李中宇，高永坤，劉永生.基于煤礦巖巷快速掘進技術研究[J].科技致富向導，2014（12）：43.