普通全煤掘進機在全巖快速掘進中的應用

（作者單位：山東能源臨礦集團）

一、概述

隨著開采的深入推進，山東能源臨礦集團新驛煤礦可供開采的煤炭儲量日益減少，能夠布置正規完整采區或工作面的煤層塊段已經很少，礦井南翼地區七采區的早日接替是保證礦井持續穩定生產的關鍵，而皮帶運輸巷是整個生產系統的咽喉工程，是形成完整生產系統，實現南翼七采區機械化生產和集中運輸的必要條件。

南翼七采區巷道施工過程中主要穿過的巖層為二疊系下統下石盒子組、二疊系下統山西組。為提升掘進效率，同時推進礦井工業3.0+改造升級計劃，新驛煤礦在南翼集中皮帶巷（巖巷）施工過程中，立足現有設備（采用EBZ160型普通全煤掘進機掘進），勇于技術革新，采取破巖輔助措施，利用物理、化學等手段弱化巖體強度，有效提高掘進效率，降低了職工的勞動強度，改善了作業環境，對于類似巖性全巖綜掘作業具有較強的借鑒價值。

二、技術革新說明及施工工藝

新驛煤礦技術人員全面分析礦井全巖巷道的巖石硬度，利用現有的大功率綜掘機積極探索全巖綜掘工藝，有效提高掘進效率。南翼集中皮帶巷于2017年2月下旬采用炮掘工藝，通過耙裝機、皮帶運輸方式出矸，采用錨網噴+錨索的支護方式支護，施工10天完成進尺33m。于3月中旬將耙裝機更換為EBZ160型綜掘機，3月進尺提高到83m （全月施工20天）。4月份共進尺187m，比炮掘效率提升100%，實現了集團公司全巖綜掘零的突破。

1．技術革新說明

（1）將普通全煤掘進機應用于全巖快速掘進。南翼集中皮帶巷及附屬硐室均采用EBZ160型綜掘機掘進，綜掘機施工時，先進行掏槽，然后再正式截割。在21㎡的大斷面全巖巷道取得了日進尺6米，首月進尺187米的好成績。同時，掘進機割出的巷道兩幫順滑，頂板平直，巷道成型好，不僅質量有保證，而且大大降低了職工的勞動強度，隨著不斷摸索改進，進尺水平將會有更大提升。

（2）創建了全巖綜掘操作工作法。創建了全巖綜掘操作工作法，實現了多種工藝集成、多工序平行交叉作業，實現了無縫隙、無空當作業，實行精準操作，保證每循環進尺2m以上，為其他單位全巖綜掘提供借鑒。

（3）探索綜合機械化掘進硬巖預裂技術。為解決南翼集中皮帶巷硬巖巖巷掘進的施工難題，研發硬巖水力致裂技術，軟化松動硬巖巖體，實現硬巖區段綜掘機快速掘進。該成果為新驛礦解決南翼集中皮帶巷硬巖段掘進效率低下問題提供直接的技術支持。

2．主要工藝及流程

掘進工作面采用EBZ160型掘進機截割，掘進機后配橋式轉載機和皮帶輸送機，皮帶輸送機隨巷道延伸逐步跟進。皮帶輸送機運矸至南翼矸石倉集中裝車，由蓄電池電機車拉運至1112矸石倉翻矸，經皮帶輸送機運送到1112矸石充填巷進行充填，形成了集破巖、裝巖、運巖、充填于一體的快速掘進作業線。

（1）掘進機截割工藝。根據激光偏中線先確定巷中綜掘機進刀位置，先下后上，先中間后四周，最后刷成所需要的斷面。截割完迎頭預留1.6m浮矸作為工作平臺支護拱部，然后掃底支護下臺階幫部錨桿。

（2）臨時支護工藝。初噴漿作為臨時支護時，噴射混凝土標號為C20，水泥：砂：石屑=1：2.5：1.5，使用不低于 325# 的水泥，中粗砂，石屑直徑 3～5mm，速凝劑型號為J85型，摻入量一般為水泥重量的2%～4%，噴拱取上限，速凝劑必須在噴漿機上料口均勻加入，初噴必須緊跟迎頭，初噴厚度不小于10mm，初噴結束確認頂板牢固后，然后進行永久支護。

（3）永久支護工藝。拱部錨桿采用MSGLW-500左旋無縱肋螺紋鋼加工，直徑Φ20mm，長度為2800mm；幫部錨桿采用MSGLW-500左旋無縱肋螺紋鋼加工，直徑Φ20mm，長度為2100mm。金屬網采用Φ6.5mm鋼筋焊接或編織，規格為：2200×900mm。頂板巖石堅硬時，每組打5根錨索，錨索間排距1.5×2.0m，錨索長度6.0m，直徑為22mm。每根錨索使用2支MSCK2370樹脂錨固劑，使用矩形錨索盤、T型鋼帶加強支護，沿巷道掘進方向每兩個錨索使用一條鋼帶，間距1.5m，排距2.0m。巷道頂板破碎地點錨索在拱部按“2-1-2”五花布置中間補打一組錨索加固頂板，錨索長度6m或8m，直徑為22mm，使用矩形錨索盤、T型鋼帶加強支護。

（4）矸石運輸及充填工藝。采掘矸石由皮帶輸送機運至南翼矸石倉集中裝車，由蓄電池電機車拉運至1112矸石倉，通過翻矸裝置進入矸石倉，經皮帶輸送機運送到1112矸石充填巷進行充填。同時地面矸石也可通過副井進入充填運輸系統，實現地面矸石充填。

充填矸石運輸路線

（5）工藝流程。交接班、檢修設備、找線→截割拱部→臨時支護、永久支護→找線→截割底部（煤）→永久支護→噴漿→質量檢查、檢修設備→進入下一個循環。

三、效益情況

1．南翼集中皮帶巷總長2300m，綜掘延米單價（包括材料、電費、人工等）較炮掘節省3000元/米，全巷道綜掘可節省費用690萬元；同時掘進效率提升1倍，原計劃32個月的工程期限15個月完工，隱性效益不可估量。

2．將普通全面掘進機用于全巖快速掘進，替代了傳統的炮掘工藝，不僅掘進生產效率大幅提高，而且大大降低了職工的勞動強度，改善了炮掘產生的粉塵濃度，為職工井下施工提供了良好的工作環境。

3．采用EBZ160型普通全煤掘進機進行全巖綜掘，實現了臨礦集團全巖綜掘零的突破，為后續推廣全巖綜掘工藝起到示范作用。

四、小結

為了提升掘進效率，推進礦井工業3.0+改造升級計劃，新驛煤礦南翼集中皮帶巷 （巖巷），采用EBZ160型普通全煤掘進機掘進，并采取破巖輔助措施有效提高掘進效率，替代了傳統的炮掘工藝，在大幅提升掘進生產效率的同時，也有效降低了職工的勞動強度，改善了職工井下施工工作環境，整體效益顯著，為類似巖性全巖綜掘工藝施工提供了良好參照。