快速掘進技術在李村礦西翼進風大巷的應用

康 凡

(潞安集團 李村煤礦，山西 長治 046600)

高效機械化掘進工藝是實現巖巷快速掘進的有效手段之一，也是巷道掘進技術的發展方向。隨著巷道的開拓延伸，李村煤礦采掘銜接緊張的問題越來越突出，加快推進高效機械化掘進工藝勢在必行。

1 工程概況

李村煤礦西翼進風大巷位于3號煤層下方10～15 m范圍，煤層走向為東-西，傾向東高西低，巷道設計長度為2 500 m，設計斷面為拱形斷面，掘寬5 000 mm，掘高3 900 mm，巷道以水平布置為主，采用錨網索噴支護。該巷道所處巖層以粉砂巖和粉砂泥巖為主，普氏系數為8～9，采用鉆爆法破巖掘進，日正規循環為2 m，月單進進尺60 m。因巖石硬度較大、光爆參數設計不合理、施工作業人員素質參差不齊等，造成巷道成型差、超挖現象頻發、材料損耗量大，嚴重制約巷道掘進效率的提升。

2 影響掘進的因素

2.1 地質構造

地質構造是制約煤礦巖巷掘進效率的重要原因之一。圍巖節理現狀、褶曲構造、頂板與底板的穩定性以及掘進面涌水量等眾多因素，都對巖巷掘進效率產生重要影響。

西翼進風大巷巷道正常涌水量為1.5～3 m3/h，最大涌水量為5～8 m3/h，以頂板淋水為主，地質報告顯示無突水危險。從地面三維地震、綜合電法等勘探資料中得知：該區域無大的陷落柱和斷層，但局部小斷層、小陷落柱及導水狀況不詳。

2.2 機械化程度

進風大巷掘進為傳統的炮掘工作面，采用氣腿式鑿巖機進行打眼，通過爆破破巖配合耙矸機、膠帶機出矸，使用風動錨桿鉆機打設錨桿。該種施工方式施工人員勞動強度大、勞動效率低，導致掘進速度慢、施工質量差。

2.3 施工工序與勞動組織

1) 工序安排不合理。在施工過程中，施工人員不能依據現場條件對爆破、材料運輸等一系列工序的時間進行有效調整，出現工序轉換慢、資源浪費、閑置等問題，從而影響掘進效率。

2) 勞動組織不到位。現場施工人員交接班管理時間過長，甚至存在停工等待交接的現象，影響掘進效率提升。

3 主要改進方案

3.1 采用超前探的地質探測方法

依據潞安集團“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，積極采用超前探的地質探測方法探水。鉆探前，根據井上下物探情況、煤層賦存條件和巷道掘進實際情況有針對性地編制超前鉆探技術措施。鉆探中依據編制的鉆探設計嚴格施工，按照“停掘通知—超前鉆探通知—鉆孔驗收—安全確認移交—允掘通知”的程序，對巷道掘進和鉆探進行合理安排。在每次鉆探后及時分析、匯總數據，并以此為依據對鉆探作出調整，防止出現誤揭煤、誤透地質構造、頂(底)板突水等事故。

3.2 引進先進的機械化設備

調整進風大巷原有鉆爆法破巖掘進方式，通過引入機械化設備，控制巷道成型，盡量減少超挖現象的發生，從根本上減少后續支護材料的投入。在多彎巷道加裝拐彎式膠帶輸送機，有效降低人員投入的同時，保證了運輸系統的持續性。機械化設備的投入，大幅縮短了施工作業人員的勞動時間，降低了勞動強度，提升了掘進效率。各設備類型及名稱見表1。

表1 機械化作業線配套設備

3.3 優化施工工藝

炮掘施工對巖石硬度的適用性較強，但頻繁打眼耗時較多、勞動強度大、施工效率差。EBZ260型掘進機適用于巖石硬度系數f<9的巷道掘進，但隨著巖石硬度的增加，截割速度下降，截齒消耗增加。為了提高綜掘機的截割速度，在掘進過程中采用松動爆破+綜掘機的施工工藝。

松動爆破采用不耦合裝藥(即藥卷直徑小于炮孔直徑，其爆破作用指數小于0.75)，通過爆炸產生的超高壓使原巖產生裂隙呈松動狀態，達到降低巖石相對硬度的目的。綜掘機沿松動裂隙開始截割，由軟到硬，先裂隙影響區后原巖區，達到快速掘進的目的。該種方式既降低了巖面的相對硬度又提高了巖巷掘進效率。

3.4 優化勞動組織

1) 加強勞動組織的管理，按照施工流程以及工藝對人員進行分工，將責任落實到個人，對現有工序進行優化，力求做到多工序交叉作業，提高巖巷掘進速度。一方面，利用交接班時間將當班所用材料運輸至工作面材料堆放點，另一方面利用工作面打眼以及安裝錨桿、錨索的時間對壓風管路、排水管路、風筒進行前移。

2) 加強工種間的相互配合、協作，定期對員工進行安全、技能培訓，著重培養作業人員的團隊意識、合作意識。

3) 充分利用施工過程中超前探時間，開展設備檢修工作，最大限度爭取掘進時間。

3.5 加強設備維護保養力度

巖巷的快速掘進與機械設備養護是分不開的，只有定期對相關設備進行檢修、保養、維護，才能減少設備的故障率，從而提高掘進效率。為便于實施檢修、保養、維護，建立了掘進工作面設備檢修管理制度，實行設備檢修責任制，做到分工明確、責任到人，同時將動態巡查和靜態檢修相結合，進一步實現了掘進效率的提升。

4 結 語

一方面，李村煤礦西翼進風大巷通過合理配置機械設備、優化勞動組織，單月進尺達120 m，掘進效率得到了極大提升，工程質量也得到了顯著提高，在實行減員增效降成本的同時降低了現場施工人員的勞動強度。

另一方面，巖巷快速掘進技術的應用，極大緩解了李村礦當前采掘銜接緊張的問題，為后續巷道的快速掘進提供了技術參考。