掘進機在海域回采巷道復雜地質條件下的應用

李海龍++于兆東++馬壽強

文章編號：2095-6835（2016）07-0127-01

摘 要：2015-04，山東省龍礦集團北皂煤礦首次在海域回采工作面成功投用了EBZ-150A型掘進機，一舉改變了海下施工巷道單純依靠放炮掘進的施工模式，機械化程度和生產效率大幅度提升，且班組循環進尺也“提速”了。

關鍵詞：掘進機；海域；回采巷道；單進速度

中圖分類號：TD421.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.127

北皂煤礦海下地質構造復雜，軟巖的蠕變性、流變性尤為突出，巷道壓力明顯，炮掘U形棚全封閉壁后澆筑砼支護形式一直是海域施工巷道采用的主要支護形式。2015-04，山東省龍礦集團北皂煤礦在海域H2302材料巷首次成功投用了EBZ-150A型掘進機。同年5月，H2302材料巷創出了集團海域掘進機施工（壁后澆筑巷道）166.6 m的歷史最好水平。

1 地質條件

海域H2302工作面主采煤2層煤，工作面標高為-320～-206 m。根據資源鉆孔及臨近工作面揭露資料分析，煤2層最小厚度4.30 m，最大厚度5.93 m，平均厚度5.35 m。煤2層為煤塊狀和粉末狀結構，性脆易碎，小節理發育，含裂隙水，其底板多為粗砂巖和砂質泥巖，局部為鈣質泥巖，煤層硬度f為3～4，屬于典型軟巖。

2 巷道支護

H2302材料巷支護形式為（4.0×3.1）mU36鋼棚壁后充填砼支護，巷道凈寬度為4.0 m，高度為軌面上3.1 m，掘進斷面積為S掘=17.6 m2，S凈=10.57 m2。

3 主要設備技術特征

3.1 巷道設備選型

海域H2302材料巷采用EBZ-150A型掘進機配套除塵風機掘進，采用傳統風煤鉆打眼，采用JD-25KW、JD-40KW調度絞車提升運輸，采用膠帶輸送機進行排矸工作。

3.2 除塵設備

配合使用KCYS-100（HWQ）型礦用濕式除塵風機，通過水浴式除塵機理來減少工作面的粉塵，主要技術特征參數如下：型號為KCYS-100（HWQ），外形尺寸為（2 700×600）mm，處理風量為0～150 m3/min，工作方式為液壓驅動，除塵效率≥90%，最大供油壓力≤18 MPa，供油流量為25～35 L/min，質量為150 kg。

4 具體實施工藝

具體實施工藝如下：①看中、腰線→開機割頂→敲幫問頂→臨時支護→打設頂部布置錨桿并挑頂→截割兩幫及下部→安設棚腿并打設棚腿底角錨桿→掘進機后移集中對后部底拱臥底（并安設底拱）→棚頂及兩幫（底拱）噴漿澆筑。②循環進尺1.0 m，臨時支護最大控頂距1.4 m，臨時支護最小控頂距0.4 m。③頂板臨時支護先采用前探梁對頂板進行維護，在前探梁的掩護下打設布置錨桿，前探梁每循環使用3根，布置在棚頂中間及兩邊各0.8 m處。④頂板一次支護采用打設布置錨桿的方式，每循環打設一排錨桿，一排打設5根，錨桿排距×間距=1.0 m×0.8 m（允許誤差為±0.1 m）。⑤錨桿采用∮18 mm×2250 mm螺紋鋼錨桿，每根錨桿配合使用2塊MSCKb-23/40型樹脂藥卷，錨固力不小于6T。⑥采用打設護板的方式對迎臉進行維護。⑦每架棚使用6根A3金屬拉桿，棚腿拉桿安設在牛腿上0.9 m±0.1 m處，其余拉桿安設在每節棚中間處。⑧地坪以上部分掛設鋼筋網并鋪防雨布后澆筑，澆筑厚度200 mm；地坪以下部分不掛設鋼筋網、不鋪防雨布，澆筑厚度150 mm。澆筑砼標號C20，砼配比為水泥∶沙子∶石子=1∶2∶2.

5 創新點

5.1 優化支護形式

將原設計施工斷面3.8 m×3.1 m調整為4.0 m×3.1 m，巷道底角寬度由3.6 m調整為3.8 m，從而增大掘進機左右調整的空間，使掘進機炮頭能夠對巷道兩底角直接截割臥底；將海域巷道多年來的0.8 m的棚距調整為1.0 m的大棚距，從而減少支護材料的投入，加快掘進速度；地坪以上的澆筑厚度由250 mm調整為200 mm，地坪以下由200 mm調整為150 mm，以大大降低支護成本。

5.2 優化施工工藝

優化施工工藝可確保施工順序銜接順暢。首先，安設底拱工作滯后迎頭3～5架鋼棚，以解決掘進機炮頭的截割深度無法滿足現場鋼棚底拱安設需求的難題；其次，鋼棚底拱臥底工作與迎頭鋼棚澆筑平行作業。待迎頭鋼棚澆筑完畢后，臥底工作也同時完成，施工工序銜接較為順暢。

6 效果分析

6.1 機械化程度高，單進水平提升

機掘三班/每天至少可掘進6～7個循環，炮掘三班/每天最多掘進4個循環，大幅度提高了單進水平。采用掘進機施工提高了掘進迎頭機械化程度，掘進單進速度比鉆爆法施工提高了約2倍。

6.2 提升了工程質量，降低了巷道返修率

采用掘進機掘進可確保巷道成型質量，同炮掘相比，這種方式有效地控制了巷道施工期間的超欠挖，減少了支護材料的投入，還減小了炮掘期間因爆破而對圍巖造成的破壞。巖體截割后成型規整，最大限度地保持巷道圍巖的自身強度，增強圍巖的自承能力，從而保證圍巖的穩定性，增強支護強度。另外，采用掘進機掘進縮短了空頂時間，便于頂板管理，同時增加了頂板安全管理系數。

6.3 經濟效益明顯提升

海域H2302材料巷自采用掘進機施工以來，施工棚距由原來的0.8 m調整為1.0 m，地坪以上的澆筑厚度由原來的250 mm調整為200 mm，地坪以下的澆筑厚度由原來的200 mm調整為150 mm，每米進尺可節省支護成本1 000多元，工程造價降低了約40%.

7 結束語

從海域掘進機的使用情況來看，采用掘進機掘進日均單進6～7 m，月度進尺合計達到180～210 m。采用掘進機掘進速度約為炮掘速度的2倍，進尺速度遠遠超過炮掘速度（月度進尺約100 m左右），工程造價降低了40%左右。另外，采用掘進機掘進不僅提高了機械化快速掘進效率，還提高了工程質量，減輕了工人的勞動負擔，海域進尺速度對礦井發展的制約得到了緩解，且經濟效益顯著。

參考文獻

[1]黃日恒.懸臂式掘進機[M].徐州：中國礦業大學出版社，1996.

〔編輯：劉曉芳〕