拐彎巷道機械化快速掘進技術(shù)應(yīng)用

陳雪嘯

（山西晉煤集團長平煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

1 概述

山西晉煤集團長平煤業(yè)有限責(zé)任公司53081 巷位于井田五盤區(qū)北翼，巷道北部為實煤區(qū)，東部為5308 工作面，南部為五盤區(qū)大巷，西部為53082 巷（已掘進到位）。如圖1 所示。

圖1 53081 巷平面布置示意圖

53081 設(shè)計長度為1400m，巷道設(shè)計斷面規(guī)格為寬×高=5.4×4.1m，施工巷道從五盤區(qū)膠帶機巷開口沿3#煤層頂板掘進施工。3#煤層總厚度5.92m，普氏硬度為2.7～3.2，煤層最大傾角為6°，最小傾角為1°，平均傾角為3°。

3#煤層無偽頂，直接頂主要以泥巖為主，平均厚度3.13m，普氏硬度f=3.53， 抗壓強度35.41MPa，抗剪強度0.84MPa，穩(wěn)定性較差；基本頂主要以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度為5.68m，普氏硬度f=4.9，抗壓強度48.79MPa，抗剪強度1.81MPa，穩(wěn)定性較好。

53081 巷采用EBZ263 型掘進機掘進，截至目前巷道已掘進至530m 處。為了便于53081 巷與53082 巷通風(fēng)及行人，施工巷道每掘進80m 需對53081 巷施工一條垂直通風(fēng)橫川。通風(fēng)橫川設(shè)計長度為60m，斷面規(guī)格為寬×高=4.5×4.1m，與53081 巷開口角度為75°。第一個通風(fēng)橫川位于巷道掘進350m 處，共計需施工12 條通風(fēng)橫川。

2 通風(fēng)橫川原施工工藝及問題分析

2.1 原施工工藝分析

（1）1#～3#通風(fēng)橫川主要采用全斷面爆破施工工藝，工作面共計布置60 個爆破鉆孔。其中掏槽孔6 個，深度為1.5m，單孔裝藥量為0.9kg；輔助孔24 個，深度為1.3m，單孔裝藥量為0.6kg；周邊孔30 個，深度為1.3m，單孔裝藥量為0.6kg。巷道單茬掘進深度為1.0～1.2m。

（2）通風(fēng)橫川在掘進前30m 范圍內(nèi)，在53082巷內(nèi)安裝的SSJ-800 型帶式輸送機上方安裝一部耙?guī)r機聯(lián)合運輸通風(fēng)橫川爆破落下的煤矸。當(dāng)巷道掘進長度超過30m 后，在通風(fēng)橫川內(nèi)再安裝一部輸送機進行聯(lián)合出煤。

2.2 主要存在的問題

（1）施工周期長。傳統(tǒng)爆破掘進施工時，每天掘進工程量為3.5m，一條通風(fēng)橫川掘進周期為20d，巷道掘進速度慢，增加了巷道掘進成本。

（2）設(shè)備安裝數(shù)量多。每條通風(fēng)橫川在施工時需安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機以及一部P-60B隔爆型耙?guī)r機，巷道內(nèi)安裝設(shè)備數(shù)量多，安裝周期長。而且受爆破影響，巷道內(nèi)機電設(shè)備損壞嚴(yán)重，增加了設(shè)備維修成本費用。

（3）煤矸運輸效率低。通風(fēng)橫川爆破掘進后采用傳統(tǒng)耙?guī)r機出煤時，煤矸運輸周期為2.5h，在運輸煤矸時無法進行井下其他工序如頂板支護等，造成煤矸運輸效率低，延遲了巷道掘進周期。

（4）施工危險性高。由于53081 巷掘進煤層為石炭系3#煤層，煤層穩(wěn)定性差易破碎，采用爆破掘進施工時，受爆破震動影響巷道掘進后兩幫煤壁片幫嚴(yán)重，需二次重新補打，增加巷道支護成本及勞動作業(yè)強度。而且在爆破震動作用下，施工巷道直接頂極不穩(wěn)定，容易發(fā)生頂板局部冒落現(xiàn)象。

3 通風(fēng)橫川掘進工藝優(yōu)化

3.1 施工技術(shù)原理

（1）拐彎巷道掘進機一次性成巷技術(shù)，主要利用鋼絲繩滑輪對轉(zhuǎn)載機機尾進行懸吊，使得轉(zhuǎn)載機機尾在帶式輸送機水平中心線上可自由縱向移動，同時在轉(zhuǎn)載機機尾安裝卸煤漏斗，掘進后煤矸通過卸煤漏斗直接落入輸送機中。

（2）掘進時掘進機可按設(shè)計角度進行拐彎，從而對巷道進行掘進，掘進機掘進時轉(zhuǎn)載機機尾在滑輪作用下進行移動。當(dāng)掘進機完全進入拐彎巷道后放下轉(zhuǎn)載機機尾繼續(xù)掘進。

3.2 施工工藝

（1）在掘進4#通風(fēng)橫川時，首先將巷道內(nèi)SSJ-800 型帶式輸送機機尾移至距橫川開口2.0m 處，且輸送機安裝在橫川開口對面?zhèn)龋ＷC掘進機拐彎掘進時具有足夠的旋轉(zhuǎn)空間。

（2）首先在帶式輸送機上方頂板安裝兩個鋼絲繩固定座。固定座主要由厚度為5mm 鋼板制成，鋼板長度為0.5m，寬度為0.5m，在鋼板四個角分別焊制一個直徑為25mm 圓孔，在鋼板中部焊接一個鋼絲繩固定件。如圖2 所示。

圖2 通風(fēng)橫川機械化掘進施工平面示意圖

（3）每個鋼絲繩固定座采用四根直徑為17.8mm、長度為5.3m 錨索進行固定。第一個固定座安裝在巷道開口對面頂板處，兩個固定座間距為30m。兩個固定座安裝后中心線與輸送機中心線在水平面上重合。

（4）在兩個固定座上安裝一根直徑為17.8mm鋼絲繩，在鋼絲繩上安裝一個活動滑輪，并將轉(zhuǎn)載機機尾吊掛在滑輪下方，吊掛后保證轉(zhuǎn)載機機尾與輸送帶垂直高度為1.0m，最后在轉(zhuǎn)載機機尾安裝一個漏煤斗，確保轉(zhuǎn)載機卸煤時能夠穩(wěn)定地落入帶式輸送機中。

（5）在進行通風(fēng)橫川掘進時，首先將機組退至皮帶尾處然后進行斜切切割巷道開口處三角煤柱。隨著三角煤柱割煤完成后掘進機前移施工第一刀機組硐室，硐室長度為25m。

（6）第一刀機組硐室施工完成后，推出掘進機至53081 巷并水平前移2.0m，然后再次斜切掘進施工第二刀機組硐室。待機組硐室全斷面施工到位后，放下轉(zhuǎn)載機機尾，延長53081 巷帶式輸送機至巷口，然后掘進機全斷面掘進通風(fēng)橫川。

3.3 施工工藝優(yōu)點

（1）機械化程度高。該施工技術(shù)機械化水平高，解決了傳統(tǒng)拐彎巷道機械化掘進難度大、施工周期長等技術(shù)難題，縮短了拐彎巷道掘進周期。

（2）縮短設(shè)備安裝數(shù)量。該施工技術(shù)減少了工作面機電設(shè)備安裝數(shù)量，降低了設(shè)備安裝、拆卸勞動作業(yè)強度，簡化了設(shè)備布置工藝。

（3）加快了煤矸運輸效率。掘進機掘進期間可進行煤矸運輸、支護施工等工序，提高了工作面煤矸運輸效率，縮短了工作面支護、煤矸運輸、掘進等工序時間。

（4）保證了巷道施工安全。采用掘進機進行拐彎巷道掘進時，可根據(jù)巷道煤巖層穩(wěn)定情況適當(dāng)調(diào)整掘進進度，避免了傳統(tǒng)爆破施工時爆破震動對不穩(wěn)定煤巖層影響，減少了巷道支護爆破損壞率，有效保證了巷道掘進安全。

4 結(jié)束語

（1）采用該掘進技術(shù)后巷道平均掘進工程量為7.2m/d，與3#通風(fēng)橫川相比，施工周期縮短了7d，降低了巷道掘進成本費用達(dá)6.3 萬元。

（2）采用該掘進技術(shù)后巷道支護失效率由原來的17%降低為2%，降低了巷道二次補打支護成本費用及勞動費用達(dá)3.4 萬元。

（3）4#通風(fēng)橫川施工過程中煤矸運輸時間共計為62h，與3#貫通橫川相比，煤矸運輸時間縮短71h，大大提高了巷道煤矸運輸率，加快了巷道掘進速度。

（4）采用該技術(shù)后，避免了爆破震動對巷道內(nèi)機電設(shè)備損壞率，巷道機電設(shè)備損壞率由原來的7%降低至3%以下，降低設(shè)備維修成本費用達(dá)27萬元。