淺談煤礦高效掘進技術

文/董萬均，淮南礦業集團朱集東煤礦

1 引言

當前，國內鉆爆法施工中95%采用傳統氣腿式鑿巖機打眼、用耙斗式裝巖機裝巖，用1.5－3T的斗式礦車以電瓶（機）車作為動力運輸渣石，用干式轉子噴漿機進行噴漿，用YT型氣動沖擊鑿巖鉆機打炮眼和錨桿眼，用樹脂螺紋錨桿對頂板進行支護的工藝。我國巖巷機械化作業線主要分為兩大類。一類是高檔機械化作業線，即打眼、裝巖、轉載、運輸等主要環節實現機械化配套，用鑿巖臺車或鉆裝錨機組配大功率高效導軌式鑿巖機打眼，無軌裝載機全斷面裝巖，使工人從繁重的體力勞動中徹底解放出來，實現高效和文明生產，這是巖巷掘進機械化的發展方向。再一類是裝載、運輸采用機械化，而打眼、噴漿等仍采用人工作業，屬于普及型機械化作業線。高檔機械化作業線設備投資較高，從而限制了其應用，在我國的推廣應用時間較短，一般月進度較低。絕大多數礦井采用普及型機械化作業線。由于裝巖、轉載、運輸、支護各環節配套性差、作業勞動強度較大，掘進速度很難有所突破，效率也較低。

2 提高巖巷快速掘進的措施

2.1 爆破工藝創新，大力推廣中深孔光面爆破

影響巖巷掘進爆破效率的主要因素有：掏槽方式及其裝藥量、炮眼深度、周邊眼光爆參數、起爆時差和炮眼利用率等。中深孔爆破的掏槽眼深度比普通掏槽眼深度大，一般達到210m～315m。掏槽眼的深度大小決定著循環進尺的大小，同時，對周邊眼的爆破質量及成巷質量也有影響。為了提高中深孔直眼掏槽的掏槽效果和炮眼利用率，須在裝藥眼附近布置空眼以增加自由面，還需要合理的確定相鄰裝藥眼的眼距、掏槽眼的幾何形狀、裝藥量和裝填結構。炮眼深度存在一個最優值，應以提高巷道掘進效率為前提，結合現場實際情況綜合確定，長期實踐表明，中深孔爆破(L=2～3m)優于淺孔爆破(L=1.5～2m)。通過合理的選擇爆破參數，使爆破后的巷道成形規整，減少超控和欠控，最大限度地保持圍巖的自身強度，從而增強圍巖的自撐能力，取得較好的光爆效果。

2.2 確定錨桿支護參數，提高錨桿安裝質量

支護管理不但對巷道支護質量有影響，對掘進進尺也有影響，如永久支護前大面積片幫，使噴漿厚度和噴射工作量增大。在實踐中可根據圍巖松動圈理論，以懸吊作用設計為基礎，并根據巖性的具體情況，定出合適的支護密度，最后通過試驗檢測，檢驗支護參數選擇的合理性。在普及應用全長樹脂錨桿的基礎上，針對大斷面，服務年限長的井巷工程，積極推廣使用高強度新型錨桿。錨噴支護方式必須與光面爆破技術相結合，否則圍巖受損嚴重，表面裂隙較多，圍巖松動圈較大，巖體喪失穩定性；巷道輪廓線參差不齊，易造成應力集中，噴層受到剪切破壞而導致巷道損壞。

2.3 采用綜合機械化配套設備是快速施工的關鍵因素

巖巷掘進多年來一直沿用風動鑿巖機，但液壓鑿巖機在性能上要優于風動鑿巖機，如械械性能好，鑿巖速度快，比同類風動鑿巖機提高1倍～2倍。進入20世紀80年代以來，煤炭基本建設推廣了以調車盤、耙斗裝巖機為主，以側裝機、全液壓鉆車為主，以電動鑿巖機為主和以鉆裝錨機組為主的4種巖巷機械化作業線，應用在大斷面巖巷施工中，創造了良好成績。

3 幾點實踐經驗

3.1 應用準直眼掏槽、全斷面一次起爆的中深孔爆破技術

推行中深孔光面爆破，摸索出最佳炮眼深度，將炮眼深度由原來2.0m改為2.3m。同時使用高威力水膠炸藥，采用MFB-200型數顯式發爆器，將原來每個循環放兩茬炮改為一次起爆，每次起爆帶動70多發雷管，提高了炮眼利用率，減少了拔炮、丟炮、瞎炮現象，使每炮循環進尺由平均1.8m提高到2.1m，并確保了光爆成型，光爆巖痕率保持在80%以上。

3.2 更新支護理念因地制宜確定支護參數

根據巷道圍巖不同條件調整錨桿間排距，將中硬砂巖條件下的錨桿間排距由原來的800×800mm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時間，并節約了支護材料。

更新對普掘施工中噴漿環節的認識，堅定噴漿只是起封閉作用的思想，改變噴漿造型的思路，并進行先初噴掛網再復噴的工藝改進，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降到50mm，使每完成一個循環的噴漿料用量由原來的5車降到3車進而降到現在的1.8車，并大大節約了噴漿材料消耗和噴漿施工占用的時間。

3.3 采用新機具，加快錨桿打注安裝速度

錨桿鉆機具有鉆眼速度快，錨桿安裝方便，尤其是錨桿角度有保證的優點。使用錨桿鉆機施工拱部錨桿，不僅提高了打眼速度，還提高了錨桿安裝質量，提高了安全系數；淘汰BK-50型風動氣扳機，配備BK-60型風動氣扳機，提高幫部錨桿的安裝效率和質量。

4 采用履帶式液壓扒斗裝載機使用效果

4.1 采用履帶式液壓扒斗裝載機牽引配合2節矸石倉裝巖排矸，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40分鐘，與使用普通耙斗式耙裝機倒矸時間少用10分鐘/次，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。

4.2 采用該種裝巖排矸方式，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。

4.3 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，可確保充分發揮大斷面水平巖巷快速施工裝備的優勢。

5 結語

采用履帶式液壓扒斗裝載機配合移動式矸石倉裝巖排矸施工技術是大斷面、平巷、直巷鉆爆施工掘進工作面實現快速掘進的有效途徑。今后要從提高循環進尺、進行廣義掏槽爆破、縮短工序銜接時間等三個方面入手，進一步發揮該施工技術的優勢，將巖巷單進提高到更高水平。