東灘煤礦水平大斷面巖巷快速掘進施工技術應用

黎恒彥 張春娟 張春龍

摘 要：東灘煤礦在巖石巷道掘進過程中，成功引進使用履帶式液壓挖斗裝載機配合兩臺矸石倉出矸、排矸，并在爆破技術參數以及施工組織上進行優化，有效的提高了巖石巷道的掘進速度。

關鍵詞：快速掘進；裝載機；爆破參數；施工組織

前 言

煤炭在我國能源消費結構中占據主導地位，隨著我國經濟快速發展，對煤炭的需求量不斷增加，因此將會建設新的礦井以及對原礦井進行延拓改造，礦井開拓掘進工程量相應地會大幅度提高。然而當前巖石巷道掘進速度慢，將會嚴重影響礦井的正常生產接續。

巖石巷道掘進施工作業普遍采用風鉆打眼，分次起爆，挖斗式耙裝機裝巖，礦車運輸排矸方式進行作業，機械化程度低，限制了巷道掘進單進水平。為了提高巖石巷道掘進速度，達到快速掘進的目的，兗礦集團東灘煤礦使用新型履帶式液壓挖斗裝載機配合兩臺矸石倉進行出矸、排矸作業，并對爆破技術參數以及施工組織進行優化，有效的提高了巖石巷道的掘進速度。

1 工程概況

東灘煤礦三采區軌道大巷為東灘煤礦一水平開拓巷道，以3‰坡度掘進，設計為直墻半圓拱型斷面，凈斷面積為15.6m2，該巷道為穿層掘進，主要巖石為泥質砂巖，f=4～5，較松軟、破碎；鉆眼爆破法掘進，裝載機配合兩臺搭接式矸石倉裝巖、排矸。采用錨網噴支護，錨桿規格為？準20×2000mm的高強度全螺紋快速安裝螺帽樹脂錨桿，采用厚10mm鋼板壓成弧形托盤，鋼筋網為？準6.5的鋼筋編織而成，規格為1760×1160mm的金屬網。噴射混凝土的標號為C20，所用水泥標號不低于32.5R。

2 新型裝巖設備的使用工藝

新型裝巖、排矸設備是由一個履帶式液壓挖斗裝載機以及兩臺搭接式矸石倉兩部分組成。裝載機先將迎頭的矸石采用挖斗配合裝載機刮板耙裝到第一節矸石倉內，當第一節矸石倉裝滿后，矸石倉司機啟動矸石倉，再將矸石通過矸石倉內部的刮板傳送到第二節矸石倉內，最后矸石從第二節矸石倉的卸載點將矸石裝入礦車內，由電機車運出。這樣整個過程實現了矸石的連續耙裝、運輸一體化作業，將迎頭的的40多車矸石一次性耙裝干凈，避免了前移耙裝機、搞成巷，使裝巖、排矸機械設備發揮了最大效率。

裝載機行走部是采用履帶式，兩個行走部跨騎在軌道兩側，裝載機牽引著兩節矸石倉前進、后退，矸石倉是輪式行走機構，隨裝載機的牽引在軌道上移動，使該設備實現一體進退。

3 爆破方案優化

巖石巷道掘進工作面均采用鉆爆法施工，打眼的深度決定每一炮的進尺，但是打眼的時間隨著炮眼深度的增加而增加，效率也會降低，如果炮眼過淺，進尺就小，浪費工效。為此采用中深孔光面爆破法，通過多次現場試驗及現場寫實方案比較，最終確定了2.5m長釬子打眼，炮眼深度為2.3m，每一炮循環進尺由原來的1.6m提高到2.1m。

為達到光面爆破的效果，我們減少了周邊眼眼距和抵抗，周邊眼使用小直徑炸藥，這樣光爆眼痕率達到了80%以上，有效的控制了巷道成型，提高了效率。在此基礎上試驗了準直式掏槽方式，該掏槽眼采用兩階段準直眼掏槽方式，主要參數為外層槽眼的傾角為80～85°（斜眼掏槽的傾角為65～75°），一段起爆；中間加兩個直眼，在其下部裝藥，二段起爆。這種掏槽方式其優越性主要體現在：炮眼少、槽腔大、易于操作，爆破效率高。配合使用高性能、數顯、聯鎖發爆器全斷面一次性起爆，減少了放炮時間，為安全、快速、高效掘進奠定了基礎。

4 施工組織優化

掘進施工采用全斷面一次性成巷，“三八”制作業方式組織生產，工序安排上使迎頭集中力量掘進，盡可能使工序平行作業，迎頭拱部錨網支護與后面出矸平行作業；打炮眼與后面出矸平行作業；幫部錨網與拱部噴漿平行作業。巖石巷道掘進施工實行工序控制方法，將掘進循環劃分成打眼、裝藥放炮、拱部錨網支護、拱部噴漿、倒迎頭矸子、兩幫錨網噴支護、幫部噴漿等七大工序，按照每班出勤的人數，分為迎頭工、后勤工兩大塊，這樣前后協調，在迎頭施工期間將管線的延接、釘道、通風、砌水溝等工作完成。

在保證安全生產的條件下，盡量平行作業，提高工序的銜接性以及工時的利用率，同時把一些業務凈、技術過硬的人員調整到重點掘進隊伍來，充實打眼、噴漿等關鍵崗位力量。使整個隊伍的人員素質、結構狀況、勞動組織達到最佳狀況，確保職工的出勤率。按照當班完成的實際工序計算工作量，遵循每班一個正規循環的標準進行作業，量化考核工作量。

5 優化支護參數、降低噴漿厚度

根據巷道圍巖條件及時調了整錨桿間排距，將中硬以上巖石原來800×800mm的錨桿間排距調整為1000×1000mm，在確保支護可靠性的前提下提高了實用性，降低了支護工作量和支護所花費的時間，并節約了材料。要求頂部錨桿必須使用錨桿鉆機進行打注，即提高了打眼的速度，又保證了錨桿的角度以及安裝質量。

改變了以往對巖石巷道施工中噴漿的認識，認識到噴漿只是起到封閉圍巖的作用，大噴漿厚度支護并不一定牢固，改換了通過噴漿進行巷道造型的思路，在優化爆破參數，確保光爆成型質量的前提下，將噴漿厚度由原來的150mm降低到80mm，進而降低到50mm，并研究制定了相應的驗收標準，使得每完成一個循環的噴漿料由原來的5車降到3車，節約了噴漿材料消耗和噴漿所占用的時間。

6 結 論

（1）采用履帶式液壓挖斗裝載機牽引配合兩臺矸石倉裝巖排矸，可以實現連續排矸，能把一次爆破產生的矸石出凈，該裝巖排矸方式一次用時需約40min，與使用普通挖斗式耙裝機倒矸時間每次少用20min，大大提高了人工效率，緩解了車皮供應不及時對迎頭掘進的影響。采用這種裝巖排矸方式，可以避免掘進一定長度后停止掘進，集中出矸、平底板、釘道、移進耙裝機搞成巷的現象，做到了真正意義上的一次成巷，增加了掘進作業時間，提高了掘進單進。

（2）堅持引入新的施工理念，通過優化施工組織、優化爆破參數、優化支護參數、降低噴漿厚度，確保充分發揮大斷面水平巖巷快速施工裝備的優勢。

（3）東灘煤礦三采區軌道大巷通過水平大斷面巖巷快速掘進技術應用以來，掘進工作面單進大幅度提高，單月平均掘進進尺150m，其中最高單月掘進202m，真正意義上實現了巖石巷道快速掘進。

作者簡介：黎恒彥（1982-），男，陜西乾縣人，助理工程師，學士。