探析巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)在祁東煤礦的應(yīng)用

秦慶舉，張 亮，王 華

(皖北煤電集團(tuán)公司祁東煤礦,安徽 宿州 234000)

巖巷掘進(jìn)在煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中占有重要的位置。在礦井生產(chǎn)中，巖巷掘進(jìn)對(duì)保持采掘平衡、保證可持續(xù)生產(chǎn)具有重要意義。巖巷掘進(jìn)速度的制約已成為影響礦井可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一，因此，提高巖巷施工速度成為急需解決的問題。為提高巖巷掘進(jìn)速度，本文擬結(jié)合祁東煤礦南部采區(qū)目前的施工工藝、設(shè)施裝備、勞動(dòng)組織等方面進(jìn)行簡要的分析，在不增加人員、設(shè)備等施工條件下，探析制約祁東煤礦巖巷掘進(jìn)的瓶頸問題，提出一些改進(jìn)措施，以期達(dá)到巖巷快速掘進(jìn)的目的。

1 工程概況

祁東煤礦是皖北煤電集團(tuán)公司所屬國有大型現(xiàn)代化礦井，位于宿州市南25km處，井田面積45km2，可采儲(chǔ)量1.89億t，實(shí)際生產(chǎn)能力200萬t，可采煤層10層，主采煤層4層。祁東煤礦南部采區(qū)巖石巷道集中，包括南一(61-71)采區(qū)膠帶機(jī)上山、南一(61-71)采區(qū)軌道上山、-650m水平車場等巷道，擔(dān)負(fù)著南部采區(qū)行人、運(yùn)輸、通風(fēng)需要及下一階段生產(chǎn)接替的重任。

2 巷道掘進(jìn)存在的主要問題

目前，祁東煤礦巖巷施工多以傳統(tǒng)的掘進(jìn)方式——鉆眼爆破法破巖，即采用氣腿式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)與耙矸機(jī)裝巖為主的配套方式，雖在前期取得了一定的進(jìn)尺成績，但與當(dāng)前生產(chǎn)需要的巖巷掘進(jìn)速度還有差距，簡要說來存在以下幾個(gè)方面的問題。

2.1 循環(huán)進(jìn)尺效率低，掏槽方式有待改進(jìn)

目前，祁東煤礦采用的掏槽方式大多為中部單楔形掏槽方式，循環(huán)進(jìn)尺為1.2～1.5m。由于掏槽方式的限制，循環(huán)進(jìn)尺效率低。

2.2 爆破技術(shù)存在缺陷，巷道成型差

現(xiàn)場施工仍存在不能精確打眼，輪廓線畫的不規(guī)范，少打眼、多裝藥等現(xiàn)象，導(dǎo)致炮眼利用率低，巷道成型質(zhì)量較差，超挖、欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重，為巷道后期修整帶來不便，從而影響巷道的掘進(jìn)速度和質(zhì)量。

2.3 排矸系統(tǒng)設(shè)備繁多，機(jī)械事故頻發(fā)

目前，祁東煤礦南部采區(qū)出矸系統(tǒng)為3個(gè)掘進(jìn)工作面共用一套機(jī)械化綜合排矸系統(tǒng)，系統(tǒng)出貨大大提高了排矸能力。但隨著各個(gè)掘進(jìn)工作面的不斷延伸，系統(tǒng)設(shè)備逐漸增多，機(jī)電維修人員不能采取嚴(yán)格的維修保養(yǎng)制度，及時(shí)更換、修理已損壞或磨損嚴(yán)重的配件，做好備件的存儲(chǔ)工作，從而降低了開機(jī)率，不能充分發(fā)揮每一臺(tái)設(shè)備的機(jī)械效能[1]。機(jī)械設(shè)備事故頻發(fā)，極大地影響了系統(tǒng)排矸能力。

2.4 勞動(dòng)組織水平低

目前巷道大多采用錨噴支護(hù)，錨網(wǎng)噴支護(hù)施工程序?yàn)榘踩珯z查(如敲幫問頂)→臨時(shí)支護(hù)→迎頭斷面封閉→灑水滅塵→沖洗幫頂巖面→初噴→打頂板錨桿、掛網(wǎng)→看線畫圓弧、打眼→打幫部錨桿、掛網(wǎng)→全面驗(yàn)收→拌料、復(fù)噴→安全檢查→裝藥連線、放炮→倒貨→進(jìn)行下一循環(huán)作業(yè)。由于迎頭進(jìn)尺、后路修整、系統(tǒng)出貨等因素的交互影響，巷道掘進(jìn)的平行作業(yè)效率較低，嚴(yán)重影響巷道的掘進(jìn)速度。

3 提高巖巷快速掘進(jìn)的對(duì)策

3.1 掏槽技術(shù)的改進(jìn)

巷道掘進(jìn)的爆破工作在只有一個(gè)自由面的狹小工作面上進(jìn)行，掏槽深度受到巷道寬度的限制。因此要達(dá)到理想的爆破效果，必須將掏槽眼的自由面解放出來。

鶴崗礦業(yè)集團(tuán)新興煤礦采用的“底部雙楔形掏槽方式”[2]，新光集團(tuán)微山昭陽煤礦采用的“拋擲漏斗楔形掏槽方式”[3]，都取得了良好的效果，具有很高的參考價(jià)值。結(jié)合二者優(yōu)勢，在楔形掏槽的前提下，將掏槽眼由中下部改為下部，掏槽帶底眼；在掏槽眼中間布置2個(gè)輔助掏槽眼，形成拋擲漏斗以增加掏槽眼的爆破自由面。具體參數(shù)為：掏槽眼數(shù)量為6～8個(gè)，眼深2200～2400mm，內(nèi)插角75°～82°；掏槽眼槽口橫向排距1000～1400mm，槽口豎向間距為500mm；輔助掏槽眼數(shù)量為2～3個(gè)，深800～1000mm，豎向眼距為500mm，均勻布置在掏槽眼中間。爆破時(shí)由于輔助掏槽眼先爆破，在掏槽范圍內(nèi)形成一個(gè)漏斗狀的空間，增加了掏槽眼的爆破自由面，爆破掘進(jìn)深度達(dá)到2m左右，落巖塊度均勻；掏槽眼由中部改為下部，減少了底部粗根現(xiàn)象。

3.2 光面爆破的現(xiàn)場技術(shù)管理

光面爆破技術(shù)的關(guān)鍵性技術(shù)在于根據(jù)巖層條件、工程要求正確選擇光爆參數(shù)，即對(duì)周邊眼眼距和裝藥量的控制。在摸索巖性、眼孔距、爆破效果等作業(yè)面特性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，找準(zhǔn)光面爆破方式與現(xiàn)場作業(yè)條件的最佳結(jié)合點(diǎn)，下面我們著重討論現(xiàn)場技術(shù)管理工作。

在施工過程中，每班跟班隊(duì)長嚴(yán)格根據(jù)中腰線畫輪廓線，用白漆標(biāo)定炮眼眼位；打眼工根據(jù)標(biāo)好的眼位，嚴(yán)格把握打眼的角度、深度，將周邊眼布置在巷道斷面的輪廓線上；放炮員全程參與整個(gè)打眼過程，對(duì)打眼角度、深度、眼距、裝藥量等予以監(jiān)督；安檢員在炮后對(duì)巷道進(jìn)行初步驗(yàn)收，驗(yàn)收參考的主要依據(jù)為炮后眼痕率；技術(shù)員用量化的指標(biāo)對(duì)巷道進(jìn)行最終驗(yàn)收。只有工作人員在每一個(gè)環(huán)節(jié)中都負(fù)起責(zé)任，才能逐步、真正推進(jìn)光面爆破在現(xiàn)場的實(shí)施，從而減少超、欠挖，提高工程質(zhì)量和進(jìn)度。

3.3 優(yōu)化出矸系統(tǒng)

3.3.1 梭式礦車的應(yīng)用

祁東煤礦的巖巷進(jìn)尺作業(yè)一直沿用“迎頭→耙矸機(jī)→礦車→平巷推車→絞車提升→平巷推車”的傳統(tǒng)模式進(jìn)行排矸，主要存在礦車循環(huán)周轉(zhuǎn)時(shí)間長、運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、職工勞動(dòng)強(qiáng)度大等不利影響，嚴(yán)重制約了掘進(jìn)進(jìn)尺速度。

為此，根據(jù)現(xiàn)場條件綜合考慮，祁東煤礦對(duì)出矸系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，投入了膠帶輸送機(jī)5臺(tái)，梭式礦車2臺(tái)，組成了3個(gè)掘進(jìn)工作面共用一套綜合機(jī)械化系統(tǒng)排矸(圖1)——“迎頭→耙矸機(jī)→皮帶機(jī)→矸石眼→梭式礦車→礦車”，實(shí)現(xiàn)了集中出貨，節(jié)省了大量后運(yùn)人員，出貨效率得到成倍提高。

3.3.2 提高設(shè)備的維護(hù)

隨著掘進(jìn)工作面的不斷延伸，斜巷增多，運(yùn)距漸遠(yuǎn)，系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)一步增加(先后再次投入膠帶輸送機(jī)2臺(tái))，當(dāng)公用膠帶輸送機(jī)或者梭式礦車出現(xiàn)故障時(shí)，極大的影響到3個(gè)掘進(jìn)工作面的的排矸，設(shè)備故障成為制約快速掘進(jìn)的主要因素。為保證巷道正常施工，關(guān)鍵在于設(shè)備狀態(tài)完好，為使設(shè)備在運(yùn)行時(shí)一直處于最佳狀態(tài)，對(duì)設(shè)備使用、保養(yǎng)、維修等方面采取了一系列措施。

①加大對(duì)設(shè)備專職司機(jī)、機(jī)電工技能知識(shí)的培訓(xùn)力度；②加強(qiáng)機(jī)電工現(xiàn)場檢修，減少設(shè)備故障，每班各派一名電工進(jìn)行跟班檢修，確保機(jī)電設(shè)備24h正常運(yùn)轉(zhuǎn)。杜絕因機(jī)電設(shè)備故障時(shí)間長而影響進(jìn)尺[4]；③加強(qiáng)設(shè)備的地面檢修，保證入井設(shè)備保持完好狀態(tài)。根據(jù)工作任務(wù)的調(diào)整，適時(shí)投入新設(shè)備。

圖1 綜合機(jī)械化排矸系統(tǒng)

3.4 優(yōu)化工時(shí)利用

3.4.1 “三掘一修”新模式的應(yīng)用

隨著巷道掘進(jìn)速度的不斷增加，逐漸發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的“兩掘一修”組織模式已不能滿足生產(chǎn)的需要，經(jīng)過認(rèn)真研究并結(jié)合施工隊(duì)伍實(shí)際情況，提出并實(shí)施了“三掘一修”的工作模式，其中三班正常進(jìn)尺，利用中班進(jìn)行穿插修整成巷，具體為每天中班抽調(diào)6人左右對(duì)后路專門進(jìn)行修整、噴漿，盡量不占用和少占用迎頭作業(yè)時(shí)間，使本班迎頭打眼不間斷，后運(yùn)不停機(jī)，進(jìn)一步優(yōu)化了勞動(dòng)組合，加快了進(jìn)尺進(jìn)度。

3.4.2 “三段式”平行作業(yè)法

“三段式”平行作業(yè)法，即前段進(jìn)尺、中段修整、后段出貨(圖2)。前段為迎頭5m范圍內(nèi)，安排5人左右進(jìn)行施工，包括打進(jìn)尺眼、頂板初噴、頂板支護(hù)等；中段約10m，安排4人左右進(jìn)行施工，包括刷幫、支護(hù)幫部、噴漿等；后段10～15m為出貨段，將中段10m的矸石耙到此段，讓中段人員進(jìn)行修整。工作人員到達(dá)工作面后，首先安排耙矸機(jī)司機(jī)將前段和中段的矸石倒到后段，其他人員做進(jìn)尺準(zhǔn)備工作，包括運(yùn)料、吊掛風(fēng)水管路等。各施工隊(duì)當(dāng)班需要完成爆破、耙矸、初噴、支護(hù)、復(fù)噴等完整工序，要求迎頭5m而后一次成巷?！叭问健逼叫凶鳂I(yè)使人員組合得到了充分優(yōu)化，解決了以往前面干、后面看拖時(shí)“窩工”的難題。

圖2 “三段式”平行作業(yè)法示意圖

4 結(jié)論

祁東煤礦在巖巷施工過程中，通過認(rèn)真研究，改進(jìn)掏槽方式，在做好光面爆破技術(shù)管理工作，全力保障系統(tǒng)排矸的同時(shí)，采用科學(xué)的施工組織和管理方法，特別是“三掘一修”新模式的應(yīng)用和“三段式”平行作業(yè)法的推廣，大大提高了巖巷掘進(jìn)速度，有效地緩解了礦井采掘接替緊張的局面。

[1]張思維.巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)在章村礦的研究與應(yīng)用[J].河北煤炭,2011(3):35-38.

[2]劉彥軍.底部掏槽式巖巷快速掘進(jìn)工藝[J].煤炭技術(shù),2010,29(2):75-76.

[3]岳振強(qiáng).淺談巖巷快速掘進(jìn)的幾點(diǎn)技術(shù)措施[J].中小企業(yè)管理與科技：下旬刊,2010(12):258.

[4]胡信利,劉尚星.巖巷快速掘進(jìn)的改進(jìn)工藝[J].煤礦現(xiàn)代化,2010,94(1):20-21.