EBZ260A懸臂式掘進(jìn)機(jī)巖巷掘進(jìn)工程應(yīng)用分析

楊 鑫

（晉煤集團(tuán)寺河礦， 山西 晉城 048205）

1 工程概況

寺河礦東+325水平的西回風(fēng)大巷從東井區(qū)西膠帶輸送機(jī)、西回風(fēng)大巷2號橫川處向北掘進(jìn)至K6灰?guī)r層頂板（5號煤上方1.2 m左右），再沿K6灰?guī)r層頂板向北掘進(jìn)1750 m，再向東掘進(jìn)，確保距離3號煤層大于5 m。在爆破施工巷道開口的30 m范圍內(nèi)，使用EBZ260A懸臂式巖石掘進(jìn)機(jī)全斷面一次掘進(jìn)成巷推進(jìn)。

1.1 巷道技術(shù)特征

巷道掘進(jìn)寬度為5.3 m，掘進(jìn)高度為3.85 m，掘進(jìn)斷面為17.38 m2。巷道采用錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)，錨桿間排距為1 m×1 m，選用Φ22-M24-2400高強(qiáng)螺紋鋼樹脂錨桿，頂錨桿（拱基線以上）每排8根，幫錨桿（拱基線及拱基線以下）每排4根，起錨高度為800 mm；錨索排距為2 m，間距為2 m，矩形布置（一排2根），均布置在拱基線以上，選用Φ22-5300鋼絞線錨索。

1.2 施工技術(shù)與方法

巷道開口的30 m范圍采用全斷面一次起爆掘進(jìn)，挖掘機(jī)配合人工出矸，矸石經(jīng)SGW-40T型刮板輸送機(jī)和DSP-1080/1000皮帶運出；采用MQT-85J-33型單體風(fēng)動型錨桿機(jī)支護(hù)頂部錨桿和錨索，巷幫采用7655型鑿巖機(jī)打眼，采用MQB-35手持式風(fēng)動鉆機(jī)錨固的方式完成錨桿支護(hù)工作，采用錨桿力矩扳手MC-750型或LDZ-400錨桿拉力計對錨桿進(jìn)行安裝質(zhì)量檢測。掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)度為2 m，最大控頂距為2.5 m，最小控頂距為0.5 m。

開口后的巷道采用EBZ260A懸臂式掘進(jìn)機(jī)全斷面一次性掘進(jìn)施工，矸石由刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)運至帶式輸送機(jī)運輸出井。巷道頂部錨桿（索）支護(hù)由MQT-130/32型氣動錨鉆機(jī)施工，巷幫錨桿支護(hù)由風(fēng)鉆施工。掘進(jìn)過程中的循環(huán)進(jìn)度為2.4 m，由激光指向儀控制巷道中腰線[1]。

2 巷道掘進(jìn)施工作業(yè)

2.1 炮掘施工作業(yè)

采用風(fēng)鉆打放炮鉆孔時必須校驗中腰線，按炮眼布置圖標(biāo)出炮眼位置，并全斷面施工所有鉆孔。炮眼布置如圖1所示。

圖1 炮眼布置示意圖（mm）

爆破選用Ф35 mm三級煤礦許用乳化炸藥和毫秒延期電雷管，裝藥前必須用壓風(fēng)將炮眼內(nèi)的泥水、粉塵吹干凈，起爆前必須嚴(yán)格按照警戒圖設(shè)置警戒。采用正向裝藥，藥卷要落到眼底，封泥使用水炮泥和不可燃的黏土材料。放炮后，至少等15 min至工作面的炮煙吹散，確定安全后人員方可進(jìn)入工作面[2]。

2.2 機(jī)掘施工作業(yè)

畫好巷道輪廓線后方可開始掘進(jìn)截割，根據(jù)巖石的硬度等性質(zhì)調(diào)整截割深度，從巷道底部開始依次向上掘進(jìn)至巷道頂板輪廓線，最后截割頭從下向上修幫使巷道滿足設(shè)計形狀尺寸要求[3]。

EBZ260A掘進(jìn)機(jī)的一次掘進(jìn)深度為600 mm，即一個循環(huán)可截割0.6 m，規(guī)定每班完成4個循環(huán)，三班作業(yè)制，兩班生產(chǎn)，一班檢修。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)截割達(dá)到循環(huán)進(jìn)度后，調(diào)機(jī)到巷道中間位置，升起臨時支護(hù)并緊貼頂板的拱形部分。當(dāng)臨時支護(hù)與圍巖之間有間隙時，使用模板貼緊背實，并安排專人觀測、敲幫問頂。施工人員使用長柄工具去除活矸，避開挑落矸石的下落軌跡，防止矸石掉落傷人。EBZ260A掘進(jìn)機(jī)臨時支護(hù)示意圖如圖2所示。

圖2 EBZ260A掘進(jìn)機(jī)臨時支護(hù)示意圖

3 巷道掘進(jìn)層位選擇及配套系統(tǒng)

3.1 巷道掘進(jìn)層位選擇

通過對EBZ260A巖石掘進(jìn)機(jī)施工現(xiàn)場工作性能的不斷探索，總結(jié)出巷道機(jī)掘?qū)游贿x擇的依據(jù)。

1）當(dāng)掘進(jìn)巷道為堅固性系數(shù)f＜4的不堅硬巖石（包括煤巷）時，因巖石掘進(jìn)機(jī)自身質(zhì)量達(dá)到92 t，加上第二部運輸機(jī)架質(zhì)量，在切割循環(huán)行走時，經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)組被陷，導(dǎo)致行走不力，排除困難花費時間太長。通過對每天掘進(jìn)進(jìn)尺的研究分析得出結(jié)論，巷道底板層位選在巖石堅固性系數(shù)為4＜f＜6的巖體中為最優(yōu)，巷道切割層位選在堅固性系數(shù)為4≤f≤6的巖體中最佳，切割層位選在堅固性系數(shù)為6≤f≤8的巖體中進(jìn)度效果次之。

2）當(dāng)掘進(jìn)巷道為堅固性系數(shù)f＞8的堅硬巖石時，因巖石硬度過大，機(jī)組在切割過程中截割頭磨損加劇，尤其對鎬形截齒和齒座的磨損消耗最大，截割部機(jī)械故障率增大[4]；同時使得機(jī)組切割的矸石較細(xì)，產(chǎn)生的粉末多，造成巷道巖塵增加。

3）巖石硬度過大導(dǎo)致機(jī)組切割行進(jìn)過程中阻力增大，同等條件下，機(jī)組在堅硬巖石（f＞8）中掘進(jìn)進(jìn)尺相當(dāng)于中等堅固巖石（4＜f＜6）掘進(jìn)進(jìn)尺的35%。巖石硬度過大必然導(dǎo)致掘進(jìn)速度下降，不能滿足快速掘進(jìn)的需要。

4）施工巷道布置在3號煤層以上，根據(jù)晉煤集團(tuán)相關(guān)規(guī)定巷道底板距離3號煤層頂板保護(hù)巖柱應(yīng)確保不小于10 m的安全掘進(jìn)距離，施工過程中始終保持12 m以上的正常掘進(jìn)距離。

5）通過對機(jī)掘?qū)游坏姆治觯_定EBZ260A巖石掘進(jìn)機(jī)最適合層位，就需要對前方未知巷道圍巖進(jìn)行探測和分析。措施如下：首先通過查閱設(shè)計圖紙資料獲取巷道相關(guān)的巖性、煤層底板等高線、地質(zhì)柱狀、巷道坡度、地層含水等詳細(xì)信息選擇適合層位；其次通過對已掘相鄰巷道巖層、瓦斯地質(zhì)資料的分析比較選擇適合層位；最后通過在巷道正前方施工超前探孔，在巷道底板施工豎直向下探煤孔，在巷道前方頂板施工探孔等方式取得探孔第一手資料，再繪制巷道地質(zhì)預(yù)想圖和地層柱狀圖，從而確定巷道走向合理層位。

3.2 巷道掘進(jìn)配套系統(tǒng)

機(jī)掘巷道最大、最小控頂距依據(jù)循環(huán)進(jìn)度和錨桿支護(hù)參數(shù)確定[5]，現(xiàn)階段在寺河礦相同斷面機(jī)掘巷道中普遍采用風(fēng)錘氣腿反登金屬網(wǎng)片進(jìn)行臨時支護(hù)，規(guī)定最小控頂距為500 mm，最高循環(huán)進(jìn)度不超過2000 mm，故采用風(fēng)錘氣腿反登式臨時支護(hù)最大控頂距為2500 mm。為了提高機(jī)組單進(jìn)水平，改變最大控頂距，必須從改進(jìn)臨時支護(hù)方式、增大臨時支護(hù)支撐力兩方面著手。

通過對EBZ260A巖石掘進(jìn)機(jī)運用過程問題及意見的搜集再反饋回廠家，并通過市場調(diào)查，項目部購置與EBZ260A巖石掘進(jìn)機(jī)配套的機(jī)載臨時支護(hù)裝置。該臨時支護(hù)裝置的運用縮短了支護(hù)時間，凸顯了支護(hù)效果，保證了作業(yè)人員的安全，增加了機(jī)掘循環(huán)進(jìn)度[6]。

4 結(jié)語

巖巷掘進(jìn)是煤礦開采的重要環(huán)節(jié)，在確保安全的前提下如何提高巖巷掘進(jìn)速度是煤礦采掘亟待解決的問題。通過對EBZ260A掘進(jìn)機(jī)組及配套系統(tǒng)優(yōu)化、人員合理組織、機(jī)組維護(hù)維保進(jìn)行探索，可以達(dá)到巖巷快速掘進(jìn)的目的。

[1]李世斌.陽煤五礦動壓巷道測量技術(shù)方案和管理方法研究[J].山東煤炭科技，2017（7）：51-53.

[2]李根.煤礦井巷掘進(jìn)中深孔爆破智能庫設(shè)計[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2011.

[3]張帥.大斷面巖巷的快速施工[J].能源與節(jié)能，2014（5）：157-158.

[4]解淇凱.礦用鎬形截齒的磨損失效分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2014.

[5]李峰.提高半煤巖巷道掘進(jìn)效率的方法實踐[J].山東煤炭科技，2017（7）：37-38.

[6]張祖恒.機(jī)載快速支護(hù)裝置開發(fā)研制[J].煤，2012，21（1）：22-23.