謝橋礦21316底抽巷自動化鉆機作業線創建與實踐

杜雷

淮南礦業集團煤業分公司地質勘探工程分公司，中國·安徽 淮南 232000

1 施工巷道概況

中國謝橋礦21316 底抽巷從21316 底抽巷車場撥門，以101°30’方位，2°、5°、5‰上山施工，全長3314.5m。巷道設計標高：-869.5m～-921.9m，巷道采用錨網噴支護，斷面形狀為直墻半圓拱形，凈寬×凈高=5600×4000mm。巷道處于4-1 煤底板施工，距4-1 煤底板法距18.7～40.1m，距4-2煤底板法距19.7～38.7m，距5 煤底板法距27.7～48.4m，煤線1 法距47.1～60.7m，距6 煤底板法距47.1～69.1m。巷道總體上呈一走向近東西、向南傾斜的單斜構造。巷道掘進區段地層產狀為180°～200°∠10°～18°。巷道為“一巷兩用”，前期施工穿層預抽鉆孔掩護21316 運輸順槽掘進，后期作為-920m水平東翼4 煤底板軌道大巷使用。

面向掘進迎頭方向，巷道左幫吊掛Φ108mm 壓風、Φ108mm 壓水管路，鋪設皮帶機，皮帶機上方吊掛兩路Φ800mm 的風筒，靠近風筒敷設一路DN300、一路DN150抽采管路，巷道右幫每隔70m 做一個鉆場，用于施工掩護運順掘進條帶預抽鉆孔，幫部挖設水溝用于排水，巷中鋪設軌道，用于巷道無極繩打運。

2 鉆孔設計情況

鉆孔在鉆場內施工，鉆場間距為70m，鉆場尺寸約為：長×寬×高=7.5×5×4m，條帶預抽抽采鉆孔按照終孔間距10m×5m 網格式布置，控制范圍為巷道兩幫輪廓線外15m范圍，每個鉆場設計約70 個孔，預計66 個鉆場，合計設計鉆孔約4620 個，鉆孔量約369600m，孔徑113mm，所有鉆孔必須穿透6 煤頂板不小于0.5m。鉆孔設計平、剖面圖如圖1所示。

3 自動化鉆機及作業線創建介紹

3.1 自動化鉆機結構

鉆機采用雙履帶車布置，主履帶車搭載主機、電控箱及操作臺等部件，副車搭載電機、油箱、冷卻器等部件，如圖2所示。

圖2 自動化鉆機

3.2 自動化鉆機主要功能

（1）一鍵全自動施工：通過程序控制、傳感器感應，判別鉆機狀態，自動調節轉速、鉆壓，實現全自動施工。

（2）無線遙控功能：使用小型遙控器（2KG）采用有線或無線連接，在50m 范圍內進行操作，最大可能地保證操作人員的安全。

（3）自動上下鉆桿：通過電液系統與智能程序聯合控制機械手，實現自動加卸鉆桿，大大降低職工勞動強度。

（4）鉆孔參數采集、顯示及存儲：鉆機自動計算鉆孔深度、采集開孔角度、鉆進壓力等參數功能，并顯示于電控顯示屏上，方便了解鉆孔狀態。

（5）地面控制功能：可以通過光纖，使地面控制站與井下鉆機聯接，達到地面直接控制井下鉆機的目的，實現井下鉆機地面操作。

（6）自適應防卡鉆：采用程序化運算，通過對壓力、轉速等狀態判定，進行邏輯運算，評估埋鉆的可能性，從而控制鉆機調速調壓、快速退鉆等，使鉆機工作在鉆進效率、防埋鉆的最佳結合點[1]。

3.3 自動化鉆機作業線創建介紹

3.3.1 自動化鉆機作業線創建目的

前期，在中國謝橋礦21216 底抽巷、-720m 東翼4 煤底板軌道巷等施工地點均采用自動鉆機施工，但未形成作業線。在施工期間，雖然施工人員減少、工人勞動強度降低、鉆孔施工效率提升，但自動鉆機未發揮至最大效率。為取得更好的打鉆和瓦斯抽采效果，我們科學制定方案，在中國謝橋煤礦21316 底抽巷再次進行自動化鉆機集群作業線的創建，以創新瓦斯治理模式，促進打鉆方式轉變，提高瓦斯抽采效率和效益。

3.3.2 自動化鉆機作業線的創建

作業線主要由三部自動化鉆機和一部整體履帶鉆機組成，形成以整體履帶鉆機超前施工水力壓裂鉆孔并實施水力壓裂增透措施，多部自動化鉆機連續施工穿層預抽鉆孔的集群作業模式，充分發揮整體履帶鉆機的機動性和自動化鉆機的自動化優勢[2]。

3.4 作業線創建保障

3.4.1 作業線創建現場保障

為提高施工效率，減少非生產性影響（鉆機轉場等），保障作業線創建，從鉆場設計開始入手，鉆場設計尺寸為長×寬×高=7.5m×5m×4m，鉆場間距70m，減少了自動化鉆機轉場頻次。同時，根據鉆機尺寸特點，提前與礦一通三防相關部門聯系，優化了鉆孔布局，提高了鉆孔開孔高度，擴大了鉆孔施工范圍，確保鉆孔施工參數在自動化鉆機施工能力范圍之內。

3.4.2 作業線創建人員保障

進行作業線創建，在工區內進行公開競聘，遴選23 名具備中專及以上學歷職工組建機組，其中機長兩名，分別負責組織生產、鉆機維護工作，實現每小班出勤5 人保證，確保每班能夠實現3 人遙控操作鉆機，2 人進行封孔材料配備、配合封孔注漿作業以及清理現場環境等工作。

3.4.3 作業線內施工組織保障

作業線的創建，是為了確保打鉆有序高效的，三部鉆機的生產組織很重要，在創建過程中整體考慮三部鉆機施工進度，保證集中分布在臨近的三個鉆場內，方便負責保障工作的作業人員進行集中材料配備和巡查作業，同時也使鉆機操作人員與負責保障作業人員的能夠有效的溝通配合，確保每班5 人實現協同作業[3]。

4 自動化鉆機作業線創建情況總結

4.1 自動化鉆機作業線創建實踐應用分析

中國謝橋礦自2015年開始試用自動化鉆機，幾年時間里，自動鉆機分別在21216 底抽巷、-720m 東翼4 煤底板軌道巷、2121（3）底抽巷等地點施工，進尺已累計十余萬米。自2018年11月份正式探索形成三部自動化鉆機同時作業的集群作業線。通過作業線創建的不斷規范，提高操作人員的技能和管理人員的管理能力，自動化鉆機作業線在21316 底抽巷再次實現突破，人均效率由單機的200m/人·月提升至創建初期的358m/人·月，至21316 底抽巷的400m/人·月，人均效率大幅度提高，實現了減人提效。

4.2 自動化鉆機作業線應用效果

在中國謝橋礦21316 底抽巷進行的自動化鉆機作業線創建再次取得了突破，目前已在中國張集礦、顧橋礦進行自動化鉆機第三條及第四條作業線創建，并對中國淮南礦區再次摸排，計劃年內再創建第五條、第六條自動化鉆機作業線。

5 結語

（1）在中國謝橋礦21316 底抽巷自動化鉆機作業線的創建再次取得突破，充分說明了自動化鉆機作業線的正確性，具有極高的推廣價值。

（2）提高了職工作業的安全性，降低了勞動強度。自動化鉆機通過機械、液壓、電控交互作用，實現了鉆桿自動加卸、鉆機自動操作，實現了遠距離操控，大大降低了現場施工風險，降低了職工勞動強度，提高了職工的幸福感。

（3）減人提效的效果顯著。作業線的創建三部鉆機由傳統9 人施工減少至5 人施工，實現了機械化減人，機械化換人的目的，同時效率實現了質的突破由單機的200m/人·月提升至初期的358m/人·月，至21316 底抽巷的400m/人·月，達到了減人提效的目的。