屯蘭礦12501皮帶巷施工中九項技術(shù)推廣及研究的報告

摘 要：針對屯蘭礦12501皮帶巷的施工情況，對先進設(shè)備的推廣使用、機載式臨時支護、泡沫降塵裝置、過地壘構(gòu)造、大傾角巷道掘進、沿空掘巷的支護、高突區(qū)瓦斯治理的技術(shù)的分析、總結(jié)，經(jīng)實踐論證取得了良好的經(jīng)濟效益，可為其它工作面的高效掘進提供參考。

關(guān)鍵詞：巷道掘進；技術(shù)推廣；試驗；研究

前言

歷年來，屯蘭礦以往的機掘隊施工順槽巷道普通使用S-100，S-200，EBZ135型掘進機割煤，SJ-80，SJ-650型膠帶輸送機運輸，順槽運料都是以人工拉大平車運料等。工人勞動強度大、工效較低、安全系數(shù)不高、月進尺上不去，致使一度時期銜接緊張，“四量失衡”。經(jīng)礦有關(guān)部門研究，在施工12501皮帶巷時，將設(shè)備全面更新，支護技術(shù)、施工工藝進行了試驗、探索，同時在施工中遇到緊鄰采空區(qū)、斷層構(gòu)造帶、大斷面大傾角巷道的掘進，以及高瓦斯突出的困難。

12501皮帶巷于2012年2月20日搬家安裝，2月23日開始施工，于9月3日已施工到位，總進尺為1596m，還有196m的切眼，2個避難硐室。總結(jié)施工中的技術(shù)問題，共得出九項技術(shù)推廣及研究。經(jīng)實際工作取得了良好的經(jīng)濟效益。

12501皮帶巷掘進工作面概況：巷道設(shè)計長度1596m，傾角1-6°，斷面凈高3.5m，凈寬4.8m，右?guī)途o鄰12503采空區(qū)，凈煤柱留設(shè)15m，施工中揭露6條大斷層，為解決回采時的困難，施工Ⅱ 切眼，950m處遇斷層帶時，搬家一次。在工作面設(shè)計及設(shè)備選型時考慮用一部皮帶拉到位、斷面、掘進切割速度、長距離運料、瓦斯等因素，經(jīng)考查分析其它礦的使用情況，在該工作面使用了以下新設(shè)備。

1 推廣使用EBZ160型掘進機

EBZ160型大功率掘進機，最大定位截割斷面可達24m2，截割硬度為80MPa，坡度18°，（沈陽北方重礦機械有限公司生產(chǎn)），該機適用于煤巷或半煤巖巷及軟巖的巷道掘進。使用該型掘進機，掘進速度大大提高，原使用EBZ135型掘進機割一個循環(huán)需40min，現(xiàn)在需25min。設(shè)備故障率降低，爬坡能力增強，適應(yīng)性能較強，極大地提高了生產(chǎn)效率。EBZ160掘進機相比EBZ135型掘進機各方面性能較好，可以建議推廣應(yīng)用。

2 推廣使用DSJ80/40/2×75KW型膠帶輸送機

DSJ80/40/2×75KW型膠帶輸送機，設(shè)計運輸長度1800m，采用2×75kw電機驅(qū)動。12501皮帶巷設(shè)計長度1596m，還有200m的準(zhǔn)備巷，共計1796m.并且該巷道有4段坡度較大，加大了設(shè)備負荷。通過加強設(shè)備的日常維護、檢修，解決了長距離運輸?shù)碾y題。以前，使用兩部SJ-80皮帶運輸，現(xiàn)在僅用一部DSJ80皮帶即可，減少了崗位人員、安設(shè)設(shè)備等問題，另外，設(shè)備的維護量也大大減輕。

3 推廣運用WC3Y（B）防爆柴油機無軌膠輪車

該型無軌膠輪車是國內(nèi)目前唯一用于順槽中大坡度長距離運輸車輛。主要用于高產(chǎn)高效礦井工作面順槽中運輸物料及小型設(shè)備。以防爆柴油機發(fā)動力，采用整體剛性焊接車架、液壓機械式傳動。6×6全輪驅(qū)動，全液壓操縱，滑移轉(zhuǎn)向、啟動及保護為氣壓式啟動電保護，運速快、爬坡能力強、適應(yīng)性強，安全高速、運輸成本低。經(jīng)使用解決了煤礦長期以來順槽中物料及小型設(shè)備運輸?shù)睦щy。以前每班6人8h運料，現(xiàn)在僅3人2h運料，特別是1600m長的巷道，使用膠輪車，確實減輕了工人的勞動強度，大大提高了生產(chǎn)水平。此型膠輪車比以前的膠輪車又作了進一步的更新，井下的適應(yīng)更強。

4 試驗應(yīng)用ZLJ-10/21機載臨時支護裝置

在屯蘭礦首次實驗使用機載臨時支護裝置。安裝：取下原掘進機升降油缸的前銷、后銷，換上長銷子，就可以裝兩邊的油缸和主架，再裝頂梁架，在安裝過程中，把油缸裝上，才便調(diào)整。操作時經(jīng)掘進機操作閥組的溢流閥經(jīng)分流集流閥分流到臨時支護的操作閥上的雙入雙向鎖，雙向鎖打開進入油缸，主機打開升起，頂梁打開升起，主機升高，直至所需的高度、角度至停止。

掘進迎頭臨時支護安全問題是困擾煤礦生產(chǎn)的一項技術(shù)難題，試驗運用機載超前支護，適應(yīng)井下現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，保證安全施工。該機載超前支護系統(tǒng)裝配在掘進機的中上部，選位合理，配套簡便，對掘進機的改造量很小，不干擾掘進機的動作和截割作業(yè)功能，實現(xiàn)機械化支護作業(yè)，降低了工人施工勞動強度，提高了掘進效率，使錨桿支護工的安全得到了有效的保護。

效果分析：（1）不使用臨時支護，一個掘進循環(huán)只能施工一排進尺，而使用了臨時支護，一個掘進循環(huán)可以施工兩排，緊縮了工作面人員的作業(yè)時間；（2）能有效及時控制頂板，保證了現(xiàn)場作業(yè)人員的安全。

5 試驗應(yīng)用泡沫降塵裝置

經(jīng)與中國礦大湯博士合作，在12501工作面試驗泡沫降塵裝置。原理：在掘進機上設(shè)計了泡沫噴頭及支架，多個噴頭同時作業(yè)，提高降塵效果。發(fā)生機理是含有發(fā)泡劑的水和壓縮空氣在發(fā)泡器的作用下，通過射流、卷吸等作用形成高效的凈化泡沫。噴射的泡沫呈扇形噴射，擴散角度120°以上。

該降塵裝置與現(xiàn)有的降塵技術(shù)相比，泡沫降塵裝置可覆蓋到產(chǎn)塵源處，會形成無空隙的泡沫體罩住塵源，可有效阻止粉塵向外界擴散，泡沫具有攔截、濕潤、黏附、沉降粉塵的優(yōu)良作用?？梢?集所有與之相接觸的塵粒，尤其是對呼吸性粉塵具有很強的凝聚力，且耗水量少，具有良好的推廣價值和應(yīng)用前景。

泡沫降塵效率達到75%以上，有效改善了作業(yè)環(huán)境，提高了采掘效率，促進了掘進循環(huán)進度和時間的有效利用。

經(jīng)近兩個月的實測，泡沫降塵效果很好，全塵和呼吸性粉塵降塵率分別達到82.63%和78.53%，分別是噴霧降塵的2.11倍和1.86倍。

礦用降塵泡沫發(fā)泡劑的型號：KJCF-Ⅰ（礦大研制）

6 工作面過地壘構(gòu)造的技術(shù)研究

巷道從620-950m，長度約330m之間共揭露6條大斷層，將巷道整體抬高，屬于地壘構(gòu)造。經(jīng)參考鄰近巷道的施工情況，作了工藝上調(diào)整。

根據(jù)以往掘進工作面遇到斷層，首先采取上坡或下坡施工找煤，沿煤層掘進，當(dāng)遇到連續(xù)幾個斷層或斷層帶時，會造成掘進巷道起伏不平，以致會對運輸和通風(fēng)等造成一定的影響。由于地壘斷層形成小的斷層群，因此，必須掌握斷層群的產(chǎn)狀，以至在掘進過程中通過采取臥底或挑頂提前調(diào)整工作面底板坡度等措施，保證安全順利穿過斷層群。

根據(jù)地測科提供的地質(zhì)預(yù)報，12501皮帶巷在掘進期間預(yù)計當(dāng)前位置向前60m處會遇到落差為2.0m、3.8m、8.0m的斷層，形成地壘斷層，要求施工隊組在遇斷層后下山施工巷道，不沿煤層施工，遇8.0m斷層后下坡見煤施工，解決了巷道起伏大的問題、巷道掘進運輸設(shè)備的安裝困難，以及通風(fēng)不暢等問題。

經(jīng)濟效益分析：過地壘斷層時，掘進巷道大部分是巖巷，雖然施工困難，掘進速度慢，但所形成的巷道對于運輸大巷和回風(fēng)大巷來講，有利于巷道運輸和通風(fēng)安全，避免了巷道拉底的工程，以及重復(fù)施工的問題。運輸大巷平緩時，可減少運輸設(shè)備的安裝，提高了運輸安全系數(shù)；對通風(fēng)巷道可降低通風(fēng)阻力，給良好的通風(fēng)系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。

7 大傾角巷道掘進的技術(shù)研究

12501皮帶巷從1290m開始上山直至1596m，煤層的傾角為14°。以往采用EBZ135型掘進機施工12501軌道巷時，由于巷道坡度較大，施工過程存在一定難度，掘進機行走不動。但在該巷道采用EBZ160型掘進機，該型機的爬坡能力18°。施工時采取在 帶下墊木頭，每次割煤必須將后自承油缸伸出，確保穩(wěn)定，保證掘進機不后退；巷道高度可適當(dāng)增高，支護可沿頂板，但底板可適當(dāng)放緩，以此掘進機便于行走。上山掘進一段，再平掘一段，便于膠帶鋪設(shè)，膠帶輸送機用調(diào)高架支承，適應(yīng)起伏變化的巷道，這樣在最短的工期將巷道施工完畢。

8 高突區(qū)瓦斯治理的技術(shù)研究

屯蘭礦自2011年鑒定為煤與瓦斯突出礦井，在瓦斯治理上具體采取“一面一策”的辦法。由瓦斯地質(zhì)預(yù)報提供12501皮帶巷掘進期間預(yù)計絕對瓦斯涌出量8-10m3/min 。

8.1局部通風(fēng)風(fēng)排瓦斯措施：使用兩臺2×55KW對旋式局部通風(fēng)機（一用一備），局部通風(fēng)機必須實行“五專一化一切換”功能，使用￠100mm風(fēng)筒供風(fēng)，迎頭風(fēng)量不低于600m3/min。

8.2 掘進預(yù)抽措施

掘進期間，預(yù)計絕對瓦斯涌出量8-10m3/min，由于南五盤區(qū)2﹟煤層具有突出危險性，2#煤層巷道施工過程中必須采取順層鉆孔預(yù)抽煤巷，條帶煤層瓦斯的區(qū)域性防突措施經(jīng)區(qū)域措施效果檢驗有效后方可施工。掘進過程中執(zhí)行區(qū)域驗證和安全防護措施。具體如下：

區(qū)域性防突措施：在巷道兩幫施工鉆場，鉆場參數(shù)長×寬×高=5×4×3m，在鉆場及迎頭施工順層抽采鉆孔，鉆孔控制范圍為巷道兩幫各15m，鉆孔沿巷道中心線水平投影長度不小于100m，鉆孔終孔間距3m，鉆孔孔徑不小于113mm.可使用地面永久系統(tǒng)進行抽采，抽采管徑聯(lián)低說250mm。

區(qū)域措施效果檢驗：當(dāng)預(yù)抽率 40%后進行效果檢驗，檢驗指標(biāo)為殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量。每隔20-30m布置一個檢驗點，當(dāng)實測殘余瓦斯壓力 0.74MPa和殘余瓦斯含量8m3/t 時，措施有效，可以掘進，否則措施無效，此檢驗測點周圍半徑100m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域均判定為措施無效，即為突出危險區(qū)，需采取延長抽采時間或抽采鉆孔的補充措施直至措施有效為止；如檢驗期間在煤層中進行鉆孔等作業(yè)時發(fā)現(xiàn)了噴孔、頂鉆及其它明顯突出預(yù)兆時，發(fā)生明顯突出預(yù)兆的位置周圍半徑100m內(nèi)得預(yù)抽區(qū)域判定為措施無效，所在區(qū)域煤層仍屬突出危險區(qū)。

區(qū)域驗證：驗證方法為鉆屑指標(biāo)法、R指標(biāo)法。工作面進入預(yù)抽有效區(qū)域椒立即連續(xù)進行至少兩次區(qū)域驗證；工作面每推進10--50m至少進行兩次區(qū)域驗證；在構(gòu)造破壞帶進行區(qū)域驗證；只要有一次區(qū)域驗證為突出危險或超前鉆孔等發(fā)現(xiàn)了突出預(yù)兆，則該區(qū)域以后的作業(yè)均應(yīng)執(zhí)行“四位一體”的局部防突措施。

當(dāng)區(qū)域驗證為無突出危險時，應(yīng)當(dāng)采取安全防護措施后進行作業(yè)。安全防護措施主要包括：反向風(fēng)門、壓風(fēng)自救、避難硐室、隔爆水袋。

一次區(qū)域性措施允許的距離為最短鉆孔沿巷道中心線的水平投影長度減去20m。

8.3 該工作面巷道每500m施工了一個避難硐室。施工了兩組防突門。

8.4 當(dāng)遇斷層前20m施工一個鉆場，進行打鉆預(yù)抽。有效防止揭露斷層時因煤體幫而造成探頭報警。

9 沿空施工大斷面煤巷支護技術(shù)研究

12501皮帶巷緊鄰12503工作面采空區(qū)，凈煤柱15m，巷道斷面凈高3.5m 、凈寬4.8m。

施工中巷道變型，兩幫擠壓，底鼓嚴(yán)重，由實地觀察，兩幫移近量200-300mm，嚴(yán)重處達500mm。

靠采空區(qū)一幫采取錨網(wǎng)支護，幫錨索補強，幫錨桿間排距800×900mm，規(guī)格￠20×1800mm的螺紋剛錨桿，一根樹脂錨固劑CK2380錨固。幫錨索規(guī)格￠17.8×4300mm，每兩排打一根，用￠10圓鋼托架首尾相連，間排距2490×1900mm，三花布置，采用一根CK2380和一根K2380樹脂錨固劑錨固，距頂板不大于800mm，距底板不高于1200mm，墊片為200×200×10mm.后期頂錨索墊片為250×250×10mm。

巷道從開口到600m沿線頂幫每隔100m安設(shè)一組多點位移儀，每隔50m安設(shè)一組頂板離層儀，并且每10m對巷道布點進行定期觀察。

經(jīng)過對整個巷道施工全過程觀察、積累的數(shù)據(jù)分析，經(jīng)更改后的支護方式，一是比較合適的滿足支護需求；二是提高了施工進度。

10 結(jié)語

12501皮帶巷的施工相對來講，各方面的技術(shù)含量較高，現(xiàn)代化的程度也較高，其代表目前綜掘工作面的水平。從設(shè)備應(yīng)用、支護工藝及瓦斯治理等各方面的技術(shù)較為成熟，都值的借鑒推廣，可為其它工作面的高效掘進提供參考。

參考文獻

[1]徐永圻.采礦學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]防治煤與瓦斯突出規(guī)定[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：田永發(fā)（1976.9-），男，山西代縣人，采煤工程師，注冊安全工程師，現(xiàn)為中國礦大采礦工程在讀研究生。