巖巷掘進(jìn)技術(shù)研究與應(yīng)用

吳宇

摘 要：隨著我國煤炭運用的多元化發(fā)展，對煤礦采煤技術(shù)及方法提出了更高的要求，綜合來看，采煤機械化水平已得到提高，但巖巷掘進(jìn)速度卻一直停留在較低水平，這一現(xiàn)狀導(dǎo)致采掘接續(xù)普遍緊張，本文將以屯留礦巖巷的快速掘進(jìn)技術(shù)實踐為例，在對其進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，研究了新型巖巷機械掘進(jìn)作業(yè)線等在其采煤中的應(yīng)用，以期能實現(xiàn)巖巷的高效安全掘進(jìn)。

關(guān)鍵詞：煤礦；巖巷快速掘進(jìn)；液壓鉆車；應(yīng)用

在當(dāng)前發(fā)展中，巖石巷道占據(jù)煤礦新井建設(shè)工程的比重夠較大，約為40%～50%，現(xiàn)階段國內(nèi)主要采用以鉆爆法為主技術(shù)來完善煤礦巖巷掘進(jìn)等工作，其對應(yīng)的單進(jìn)水平為60m/月左右，這使得阻礙新時期煤礦生產(chǎn)的重大問題中，如何實現(xiàn)巖石巷道的快速安全掘進(jìn)變得極為突出，筆者將結(jié)合屯留礦1010軌道運輸巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)試驗過程，重點分析其采掘進(jìn)過程中應(yīng)用中深孔光面爆破等關(guān)鍵技術(shù)等，促進(jìn)了巖巷掘金的安全高效發(fā)展，這對于新時期我國煤礦的開采生產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 屯留礦礦井工業(yè)性條件分析

筆者此次研究的屯留礦1010軌道運輸大巷延伸滿足行人、進(jìn)風(fēng)等需要，綜合來看，其巷道服務(wù)年限為20a，大巷的工程量為1600m，另外，其巷道的埋深為350m，巖石普式系數(shù)f=4～6，中粗粒砂巖為其主要巖性，其抗壓強度為38.0MPa。在其煤礦開采的過程中，巷道凈寬4.8m，絕寬5.0m，凈高3.8m，而掘高為3.9m，另外凈斷面和決斷面分別為15.76m2和16.81m2[1]。

2 研究試驗方案

此次研究過程中，根據(jù)煤礦周邊的地質(zhì)條件，經(jīng)過詳細(xì)分析其所涉及到的技術(shù)經(jīng)濟因素，特此制定的研究實試驗方案具體如下：為了有效降低工人的勞動強度和鉆眼效率得到有效提高，筆者采用了履帶式全液壓掘進(jìn)鉆車打眼，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行中深孔光面爆破，這一創(chuàng)新對爆破效果起了積極的提高作用，另外，采用了側(cè)卸裝巖機裝巖，可同時滿足向一列4～6輛的礦車裝矸，這一創(chuàng)新舉措大大提高了裝巖效率，最后，為了有效降低粉塵和減少回彈率，筆者及所在研究團(tuán)隊采用了型濕式混凝土噴射系統(tǒng)。

依據(jù)相應(yīng)的設(shè)備配備和施工水平及現(xiàn)場條件，此次參與研究的團(tuán)隊采用“三八”制組織生產(chǎn)，此外，相應(yīng)的輔導(dǎo)工藝為高效的 “三班掘進(jìn)、邊掘邊噴”，這讓整個-研究變得更為高效，操作程序設(shè)計以下內(nèi)容，首要的便是對掘進(jìn)工作面打眼，完善此步驟后，應(yīng)及時定炮、放炮和敲幫問頂，在完成上述工序后進(jìn)行初噴和裝車，到最終的支護(hù)兩幫，以此類推循環(huán)。為了更有效進(jìn)行此次研究，筆者在屯留礦的工作面采掘，運用了全斷面一次掘進(jìn)的方式，也就是講求前面打眼、后面裝車，，此外，更要保持全面施工，后面復(fù)噴等，讓此次采掘中的多道工序平行交叉作業(yè)，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。

3 主要的施工技術(shù)應(yīng)用研究

3.1 液壓鉆車配套前卸式側(cè)卸裝巖掘進(jìn)作業(yè)線

本次研究過程中，筆者在屯留礦1010軌道運輸巖巷掘進(jìn)試驗中，結(jié)合當(dāng)前巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢，采用了履帶式全液壓掘進(jìn)鉆車，并在此基礎(chǔ)上配套新型多功能側(cè)卸裝巖機掘進(jìn)作業(yè)線，因為本次試驗對工藝組織、設(shè)備配套等方面有著比較高的要求，所以筆者及所在研究團(tuán)隊對該新型側(cè)卸裝巖機對工作機構(gòu)、底盤等進(jìn)行了改造創(chuàng)新，以期使其更加符合此次試驗的要求[2]。

（1） 增加前卸功能。也就是在試驗中在側(cè)卸基礎(chǔ)上加上前卸載，這樣便于井下裝載和散料堆，通過此方式大幅減少了工人的勞動強度，促進(jìn)了施工的高效性；

（2） 鏟裝轉(zhuǎn)斗角度大，裝滿量高；

（3）研制了電纜拖曳裝置，經(jīng)過此方式，可形成對裝巖機工作中電纜人工拖曳問題等進(jìn)行有效解決。

（4） 半軸——全軸聯(lián)結(jié)式四點固定底盤，這種情況下，施工的安全性更高，也有利于后續(xù)的相關(guān)維護(hù)；

（5） 平動舉頭不撒矸，提高了作業(yè)的安全性。

履帶式全液壓鉆車主要技術(shù)參數(shù)如下：最大鉆孔深度為2.1m、2.6m和3.1m；樽空速度為普通鑿巖機的2～4倍，即0.8～1.5m/min；外形尺寸（長×寬×高）為7.5m×1.16m×1.75m；孔徑為27～43mm；最大的爬坡角度為14°；適應(yīng)斷面23m2以下，即高4.2m×寬5.5m。

履帶式側(cè)卸裝巖機主要技術(shù)參數(shù)如下：鏟斗容積0.60mm3；技術(shù)生產(chǎn)能力為70m3/h；最大前卸高度1000mm；外形尺寸為 ，最大爬坡角度為16°；卸載時機器最高點為3680mm。

3.2 中深孔光面爆破技術(shù)

本次試驗研究過程中，為了取得良好的爆破效果，筆者及所在團(tuán)隊認(rèn)為起決定作用的有炮眼位置、起爆順序以及裝藥量三項，團(tuán)隊采用液壓鉆車打眼，同時配備有柱齒型鉆頭和六棱中空鋼釬，在炸藥的使用方面，研究小組一致認(rèn)為應(yīng)選用三級煤礦許用乳化炸藥，除此之外，進(jìn)行沿縱向連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行安裝，確保其高效性，并選用了煤礦許用毫秒延期電雷管，其具體分為1～5段，且可以保證最后一段電雷管延期時間小于130ms。為了促進(jìn)試驗的安全有效性展開，需全斷面一次起爆且安全執(zhí)行，于是采用串聯(lián)起爆網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合對煤礦巖性的具體分析，依據(jù)其內(nèi)部格局等多次調(diào)整了爆破參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)，多次優(yōu)化了對相關(guān)炮眼的布置，從后續(xù)的試驗的結(jié)果來看，確實得到了良好的爆破效果，使得爆破的效率達(dá)到了85%～90%，且周邊眼眼痕率大于85%，掏槽眼及中空眼深2.2m，每個班循環(huán)進(jìn)尺為1.7～1.8m，其余的炮眼深為2.0m，如下圖，為其具體的布置圖，下表則為相關(guān)的炮眼參數(shù)[3-4]。

3.3 濕式噴漿技術(shù)

屯留礦在開采過程中，很早就將錨噴支護(hù)技術(shù)引用在了巖石巷道的掘進(jìn)中，并一直沿用“潮噴”和“干噴”的施工工藝，雖說尤其固有的優(yōu)勢，但也始終存在相應(yīng)的問題，如噴射混凝土作業(yè)造成的粉塵污染問題，這一現(xiàn)象導(dǎo)致煤礦開采中浪費了大量材料，所以，本次研究過程中，為了對井下粉塵眼中污染的問題進(jìn)行徹底的解決，進(jìn)行了濕式混凝土噴設(shè)計試驗，現(xiàn)具體分析如下：

在此次試驗的噴漿應(yīng)用方面，綜合以往施工的經(jīng)驗，大膽采用了新型的 濕式混凝土噴射機來進(jìn)行作業(yè)，其具體構(gòu)造為：機內(nèi)有兩個并排的灌，其作用是一個備料，一個噴射，此外，為便于操作的有效進(jìn)行，在兩個灌的底部裝有橫臥的螺旋輸送器，實現(xiàn)了作業(yè)的高效性進(jìn)行，因為噴射灌內(nèi)通入壓縮空氣，運用螺旋的方式將濕拌合料送入輸料管，在此基礎(chǔ)上，以“稀薄流”的形式加之利用壓縮空氣，致使其可輕易將物料輸送至噴嘴直接噴出。相比于以往的相關(guān)應(yīng)用，噴漿機的噴層強度較高，大致可達(dá)到30～35MPa，回彈率為12.5%，而相應(yīng)的作作業(yè)粉塵則小于10mg/m3，同時實現(xiàn)了噴射脈沖小的需求，這一方式對煤礦井下環(huán)境實現(xiàn)了極大的改善，但綜合而言，煤礦現(xiàn)有的濕噴射機仍以人工加料和攪拌為主，這種作業(yè)方式勢必造成混凝土攪拌不均勻。工人勞動強度大，且存在生料不能連續(xù)的問題，這些都會或大或小影響到噴射的質(zhì)量，針對此現(xiàn)狀，筆者及所在研究團(tuán)隊以該型濕噴機為基礎(chǔ)，并結(jié)合其實際運用的需要，配備了HP—6型濕噴機上料機，利用此種方式，完善了對濕噴工藝機械化的有效嘗試，為后續(xù)試驗的高效進(jìn)行打下了基礎(chǔ)。

HP—6型濕噴機上料機技術(shù)參數(shù)如下：骨料直徑小于15mm；最大生產(chǎn)能力為6m3/h；外形尺寸為3200mm×750mm×1900mm；適用混合料水灰比0.4～0.5；輸送距離為2.5m。

SPL—6型濕式混凝土噴射機相關(guān)參數(shù)為：耗風(fēng)量15m3/min；生產(chǎn)能力為6m3/h；骨粒粒徑小于20mm；工作壓力為0.4MPa；外形尺寸為2800mm×600mm×1400mm。

支護(hù)采用的等強度螺紋鋼錨桿，其錨桿呈菱形分布，有的鋼筋網(wǎng)個球墨鑄鐵托盤及數(shù)值錨固劑，噴射混凝土厚度為150mm，錨桿間排距為800mm×800mm。且確保混凝土石子粒徑不大于15mm、水泥標(biāo)號要高于32.5號，并采用紅星Ⅱ號速凝劑，此外，進(jìn)行實驗的過程中，相應(yīng)的支護(hù)工藝為臨時支護(hù)，完成過后的工序方面，還有初噴、打錨桿掛網(wǎng)的實施，這樣，最后環(huán)節(jié)才是進(jìn)行復(fù)噴施工工藝，完善整個試驗過程。

4 結(jié)束語

綜上所述，針對我國煤礦發(fā)展的過程中巖巷掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展要求，本文一屯留礦的巖巷掘進(jìn)技術(shù)改進(jìn)實踐為例，在應(yīng)用全液壓鉆車打眼的基礎(chǔ)上，配合以新型前卸裝巖機裝矸，并結(jié)合采用濕式混凝土噴射系統(tǒng)噴漿等方式，不斷完善了新型巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)在煤炭開采中的有效應(yīng)用，經(jīng)筆者在煤礦進(jìn)行完整的試驗后發(fā)現(xiàn)，在此技術(shù)實施的基礎(chǔ)上，掘進(jìn)速度提高了50%以上，由以往的120m/月到了當(dāng)前的180m/月，完善了新時期煤礦開發(fā)中的巖項掘進(jìn)，并真正意義上實現(xiàn)了安全、高效、完善工況的的目的，有利于促進(jìn)我國煤礦開采行業(yè)的良性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬利.巖巷機械化快速掘進(jìn)技術(shù)及其在邢臺礦區(qū)的應(yīng)用研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)（北京），2012.

[2]楊仁樹.我國煤礦巖巷安全高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013（09）：18-23.

[3]馬新亮，宋培卿，岳之順.濟三煤礦巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2011（05）：109+111.

[4]李中宇，高永坤，劉永生.基于煤礦巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究[J].科技致富向?qū)В?014（12）：43.