大同礦區“兩硬”半煤巖巷道快速掘進技術

王 龍

(大同煤礦集團 同家梁礦，山西 大同 037003)

大同礦區侏羅系煤田以“兩硬”著稱，即頂底板硬和煤層硬。隨著侏羅系中好采的中厚煤層資源枯竭，難采的薄煤層逐漸成為各礦開采的主流。薄煤層因煤層厚度小，開采速度快，對巷道掘進的速度和質量要求較高，且為了滿足設備運輸尺寸要求，兩巷道多為半煤巖巷道，通常需要挑頂或起底。原來此類半煤巖巷道采用炮掘工藝，即在工作面鉆眼爆破破巖，耙裝機裝煤，膠帶出煤。炮掘工藝掘進半煤巖巷道月進度為160～180 m，平均月進度為170 m，巷道單進水平低，若盤區布置兩掘一采，則掘進速度滯后綜采回采速度，影響正常生產銜接，且炮掘巷道成型質量較差，安全生產標準化難達標。為了提高半煤巖巷道單進水平，保障薄煤層綜采工作面接替正常，降低工人勞動強度，提高掘進專業安全質量標準化水平，經過多次試驗，創造性提出了一種半機械化快速掘進工藝[1-3]。

1 工作面概況

本文選取晉華宮礦7-4號層2718巷為例，該巷道設計長度為2 060 m，斷面為寬4.5 m×高2.7 m，巷道煤厚1～1.4 m，為半煤巖巷，掘進時沿煤層挑頂掘進，挑頂巖石厚度為1.3～1.7 m。工作面直接頂巖性為灰白色粗粒砂巖，成分以石英長石為主，含暗色礦物及塊狀黃鐵礦，巖石普氏系數f=6.5～8.8，局部可達到10。巷道支護方式為錨索結合錨桿聯合支護。

2 快速掘進工藝

為了實現半煤巖巷道快速掘進，達到單進和巷道成型質量雙提升，降低工人勞動強度的要求，從破巖和出渣的工藝入手進行了突破和創新，工藝流程為：機組掏底煤—松動爆破頂巖—機組破大塊巖、修整斷面—出渣。

2.1 工作面破巖工藝

因工作面巖石硬度高，用機組截割巖石既費截齒又耗時，且對機組截割滾筒及機身結構損傷較大，所以提出了采用鉆爆法結合機組截割這種半機械化方法進行破巖。基于巷道巖性為半煤巖，為了適應生產實際，要求機組具備截割半煤巖的能力；綜合考慮巷道施工斷面尺寸，最終選定EBZ-260H型掘進機，具體如下：

1) 機組掏煤。巷道煤巖結構為下部煤、上部巖，掘進機先將下部煤層掏掉，為下一步松動爆破提供自由面及渣石塌落堆積空間。EBZ-260H型掘進機組滾筒長度為1.0 m，直徑1.0 m，掏下部煤層深度1.5 m，掏煤用時15～30 min。

2) 松動爆破碎巖。巷道掏煤后進行松動爆破工藝，即進行打眼、放炮，將巷道上部硬巖完整結構破壞，達到疏松巖石目的。巷道上部巖層根據巖石厚度和巖性布置2～3排炮眼，炮眼間距0.4～0.6 m，裝藥結構為正向裝藥，一次起爆，此工藝用時，90～110 min。

3) 機組破大塊巖、修整斷面。巷道巖層松動爆破后使巷道巖層中部巖層破落，基本可以使周邊巖層產生裂縫，達到疏松效果。掘進機組對爆破后的巖層進行斷面修整，同時將大塊巖石進行破碎。

2.2 裝巖出渣工藝

針對炮掘巷道采用耙裝機出渣慢存在費人、費時、安全系數低的弊端，借鑒全煤機掘巷道采用機組出渣的工藝，在半煤巖巷道引入掘進機進行出渣，既可降低作業人員的勞動強度，又可控制工作面巖石塊度，還可在機組截割過程中同時出渣。機組與膠帶直接搭接，出渣效率高，具體為工作面浮渣由機組鏟板裝渣，通過機組轉載機運至巷道膠帶，再至盤區膠帶。

3 現場應用效果

3.1 掘進速度快

掘進隊組工作制度為“四六制”，即三班生產一班檢修，工藝改進后每班進度2～4 m，每日掘進進度8～12 m。以往同層位巷道炮掘工藝月進度水平為160～180 m，平均170 m。實施半煤巖巷道快速掘進技術以來，根據現場8個月試驗數據，月實際進度為210～290 m，平均進度為250 m，最高月進度為290 m，平均月進度高出炮掘工藝80 m，掘進速度顯著提升。

3.2 裝巖效率高

原半煤巖巷炮掘工藝需進行兩到三次爆破，容易產生拒爆、瞎炮情況；用耙裝機出渣還得專門留有出渣移機時間。工藝改進后，使用EBZ-260H型掘進機掏煤同時可將截割的煤運出，同時又為后期爆破巖石增加了一個自由面，巖石僅需要一次爆破，就可崩落完成，再通過機組破大塊出渣，省去人工處理大塊和出渣流程，提高了現場安全水平，降低工人的勞動強度，節約了時間，裝巖效率顯著提升。

3.3 巷道成型好

由于采用該技術可減少鉆眼爆破的斷面積，與全斷面爆破相比，有效降低了爆破震動對圍巖的影響，在爆破之后使用EBZ-260H型掘進機對全斷面進行修整，使巷道輪廓線平整，減少發生零皮和裂紋的情況。

4 結 語

“兩硬”半煤巖巷道快速掘進技術應用以來，半煤巖巷道掘進速度、裝巖效率、巷道成型顯著提升。平均單進水平提高了47%，最高月進度為290 m，有效緩解了礦井生產銜接壓力，降低了工人勞動強度，提升了巷道安全標準化水平。