連采雙巷快速掘進(jìn)工藝優(yōu)化

楊 健，李小輝

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司寺河礦，山西 晉城 048000）

1 研究概況

1.1 研究背景和意義

根據(jù)2019年7月16日，國家煤礦安監(jiān)局公布的《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》第二十七條第六項(xiàng)規(guī)定：在掘進(jìn)工作面與被貫通巷道距離小于50 m的作業(yè)期間，被貫通巷道內(nèi)不得安排作業(yè)。第三十條規(guī)定：在同一突出煤層正在采掘的工作面應(yīng)力集中范圍內(nèi)，不得安排其他工作面同時(shí)進(jìn)行回采或者掘進(jìn)。兩個(gè)同向掘進(jìn)工作面之間的距離不得小于50 m。

針對新的《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》規(guī)定，以連采工藝雙巷快速掘進(jìn)技術(shù)為研究對象，保證一巷超前50 m，對施工組織方案進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)化組織方案［1］。

1.2 實(shí)施地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)為寺河礦東五盤區(qū)53132、53133 雙巷掘進(jìn)工作面。53132、53133 巷單巷設(shè)計(jì)長度2 280 m，53132、53133 巷聯(lián)絡(luò)橫川南北凈煤柱44.5 m，共設(shè)計(jì)30 個(gè)聯(lián)絡(luò)橫川。施工周期為12 個(gè)月。

2 研究的必要性

連采工藝雙巷快速掘進(jìn)的必要性，主要為以下幾個(gè)方面：

1）在相同雙巷生產(chǎn)組織條件下，目前寺河礦的連掘工藝所需設(shè)備多、崗位多。以53132/33 巷90 m 橫川為例，連采工藝只需一部帶式輸送機(jī)和破碎機(jī)，而連掘工藝需鋪設(shè)1 部帶式輸送機(jī)和5部刮板輸送機(jī)（33 巷一部、32 巷3 部、橫川1 部）設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行得不到保證，事故率高，開機(jī)率得不到保障。

2）在生產(chǎn)工藝方面，雙巷連采工藝每月進(jìn)尺600 m，僅需延伸帶式輸送機(jī)2 次，而連掘工藝每月進(jìn)尺600 m，需要延伸1 次帶式輸送機(jī)同時(shí)還需要續(xù)接600 m 刮板輸送機(jī)，拆除600 m 刮板輸送機(jī)，大大增加了工時(shí)，降低了功效［2］。

3）在人員配置方面，連采工藝在雙巷生產(chǎn)期間需要14 人就可滿足工作面正常生產(chǎn)，而連掘工藝則需要17 人才能正常生產(chǎn)。

4）在工程質(zhì)量控制方面，在相同地質(zhì)條件下，由于設(shè)備截割方式的不同，連采工藝對頂?shù)装寮跋飵涂刂葡鄬^好，能夠有效減少材料消耗。

5）2019年10月1日新防突細(xì)則開始實(shí)施，在53132、53133 巷雙巷施工過程中，由于受到“兩個(gè)同向掘進(jìn)工作面之間的距離不得小于50 m”制約，在聯(lián)絡(luò)橫川貫通后，工作面不得不將53132 巷單巷施工50 m 后，53132、53133 巷才能夠雙巷掘進(jìn)，雙巷掘進(jìn)50 m 后53132 巷停掘打鉆，53133巷又單巷施工50 m 后，再單巷施工橫川與53132巷貫通，以此循環(huán)嚴(yán)重制約進(jìn)尺提升，迫切需要優(yōu)化施工組織方案。

3 掘進(jìn)工藝改進(jìn)與施工組織優(yōu)化

目前寺河礦連采掘進(jìn)工作面采用連續(xù)采煤機(jī)及其配套設(shè)備掘進(jìn)。采用美國久益公司設(shè)計(jì)制造的12CM27-11EYL型連續(xù)采煤機(jī)完成割煤和裝煤工序，采用菲利普斯公司制造的PM2110C梭車完成煤炭從連續(xù)采煤機(jī)到給料破碎機(jī)的運(yùn)輸，采用天巨重工制造的PZL460/150 型履帶式轉(zhuǎn)載破碎機(jī)完成煤炭的破碎和轉(zhuǎn)載工作；通過給料破碎機(jī)把煤炭轉(zhuǎn)載到帶式輸送機(jī)運(yùn)出；采用WJ-4FB等型號的鏟車來完成巷道的材料、設(shè)備運(yùn)輸以及浮煤的清理工作［3］。

根據(jù)巷道掘進(jìn)工藝過程和設(shè)備設(shè)施技術(shù)現(xiàn)狀，進(jìn)行工藝流程分析和工效關(guān)鍵要素識別，找出影響快速掘進(jìn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，優(yōu)化施工組織和設(shè)備配置。

3.1 提效措施

（1）變更橫川長度設(shè)計(jì)

為擴(kuò)大連采工藝的實(shí)施空間，給進(jìn)尺提升創(chuàng)造條件，將原設(shè)計(jì)每72 m 一個(gè)聯(lián)絡(luò)橫川變更為每100 m 一個(gè)聯(lián)絡(luò)橫川。原5313 工作面設(shè)計(jì)32 個(gè)橫川，通過設(shè)計(jì)優(yōu)化加長橫川距離，目前5313 工作面僅需施工24 個(gè)聯(lián)絡(luò)橫川，在保證5313 工作面提前圈定的同時(shí)大大降低了掘進(jìn)成本。優(yōu)化后的5313 工作面巷道布置見圖1。

圖1 優(yōu)化后5313 工作面巷道布置

（2）設(shè)備工藝的改進(jìn)

①長橫川割煤，主要受梭車電纜的制約，因梭車滾筒內(nèi)最多可儲存130 m 左右的電纜，不能滿足53132 巷走150 m 長橫川的需求。

②針對上述問題，主要對梭車電纜固定點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，一種方案是可將梭車固定點(diǎn)移至開路橫川口，這種方案可滿足53132 巷走130 m 左右橫川；另一種方案，在開路橫川安裝單軌吊或在頂板上固定鋼絲繩，起到固定點(diǎn)可在一定范圍內(nèi)可移動的目的，從而可滿足53132 巷走150 m 長橫川的需求。

3.2 施工組織優(yōu)化

通過對梭車電纜固定點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后，保證了53132 巷走150 m 長橫川，53132 施工150 m、53133 巷施工100 m 拐橫川，橫川貫通后53132巷超前53133 巷50 m。因此，在橫川貫通后53132、53133 巷可以雙巷交替施工以實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的目的，以此循環(huán)從而達(dá)到提高單進(jìn)水平的效果［4］。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)及快速掘進(jìn)效果對比

1）2019年10月防突細(xì)則實(shí)施當(dāng)月生產(chǎn)組織情況：聯(lián)絡(luò)橫川貫通后，53122 巷單巷施工50 m（4 天）后，53122、53123 巷開始雙巷交替施工各50 m（5 天）后，53123 巷單巷施工50 m （4 天），53123 巷單巷拐橫川貫通45 m（3 天）。根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)16 天貫通一個(gè)橫川其中雙巷掘進(jìn)僅5 天時(shí)間。

2）連采工藝雙巷快速掘進(jìn)施工組織優(yōu)化并經(jīng)過論證：聯(lián)絡(luò)橫川貫通后，53132 巷始終超前聯(lián)絡(luò)橫川50 m，53132、53133 巷開始雙巷交替施工各100 m（10 天）后，53133 巷單巷拐橫川貫通45 m（3 天）。根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)13 天貫通一個(gè)橫川其中雙巷掘進(jìn)10 天時(shí)間。

現(xiàn)場通過不斷的施工驗(yàn)證和改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，并進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)根據(jù)巷道掘進(jìn)速度對連采工藝雙巷快速掘進(jìn)施工方案進(jìn)行效果評價(jià)。

5 連采工藝雙巷快速掘進(jìn)施工應(yīng)用

目前月均進(jìn)尺保持在600 m 以上，每月保證雙巷生產(chǎn)24 天以上，單進(jìn)水平提升21%以上，下表1 為2019年8月、9月、10月三個(gè)月的53122、53123 巷、53132、53133 與2020年8月、9月、10月三個(gè)月的53122、53123 巷、53132、53133 巷的掘進(jìn)效率情況。

表1 雙巷掘進(jìn)情況效率情況

由于加長了橫川之間的距離，有效地減少聯(lián)絡(luò)橫川的施工數(shù)量。原5313 工作面設(shè)計(jì)30 個(gè)橫川，通過優(yōu)化施工組織方案、加長橫川距離，目前5313 工作面僅需施工24 個(gè)聯(lián)絡(luò)橫川，在保證5313工作面提前圈定的同時(shí)大大降低了掘進(jìn)成本［5］。

6 存在問題及改進(jìn)措施

1）橫川長度增加使得梭車運(yùn)行距離增加，每次割完煤后文明生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化水平有所下降，清煤任務(wù)繁重。

2）長橫川梭車運(yùn)行距離長，導(dǎo)致割煤時(shí)間較長、割煤效率降低。

3）設(shè)備檢修壓力大，雙巷生產(chǎn)期間梭車運(yùn)行、設(shè)備調(diào)機(jī)距離過長，要求加強(qiáng)設(shè)備行走部位檢修工作。

7 結(jié)語

綜上所述，為進(jìn)一步提高寺河礦連采工藝雙巷掘進(jìn)效率，通過改進(jìn)掘進(jìn)工藝與優(yōu)化施工組織，既能滿足新防突細(xì)則要求，又能夠?qū)崿F(xiàn)連采工藝雙巷快速掘進(jìn)的目的，現(xiàn)場試驗(yàn)表明單進(jìn)水平提升21%以上，從技術(shù)、施工上均是可行的，目前正在寺河礦連采雙巷掘進(jìn)工作面推廣應(yīng)用。