大傾角上山巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)實(shí)踐

【摘要】本文主要介紹了鳳凰山礦通過(guò)實(shí)施“多工序區(qū)域分割”平行作業(yè)、改變出矸方式、采用接力噴漿，優(yōu)化支護(hù)方式實(shí)現(xiàn)大傾角巖巷快速掘進(jìn)，有效地緩解了礦井采掘接替緊張的局面，對(duì)保證礦井高產(chǎn)高效具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】大傾角；快速掘進(jìn)；出矸；噴漿

一、前言

鳳凰山礦是建于1965年的現(xiàn)代化礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)原煤400萬(wàn)t/a，三號(hào)煤及九號(hào)煤已相繼枯竭，目前主要回采十五號(hào)煤。十五號(hào)煤三盤區(qū)的開拓延伸是制約礦井能否正常接替的咽喉工程。鳳凰山礦大傾角巖巷的施工一直受出矸、運(yùn)輸、施工工藝等多方面因素的限制，施工進(jìn)度長(zhǎng)期徘徊在40-55m/月。因此，大傾角巖石斜巷的快速掘進(jìn)尤為重要，可以縮短礦井開拓延伸周期，提前進(jìn)入盤區(qū)工作面的布置。本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)施工工藝進(jìn)行工序優(yōu)化，合理組織，總結(jié)出一條大傾角巖巷快速掘進(jìn)施工組織與工藝優(yōu)化的方法。

二、工程概況及存在問(wèn)題

1、工程概況：一五三盤區(qū)回風(fēng)斜巷在十五號(hào)煤層中以30°上山破頂掘進(jìn)至北回風(fēng)斜井下平段，改巷為十五號(hào)煤三盤區(qū)集中回風(fēng)斜巷，巷道為直墻半圓拱形斷面，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度123m，毛寬4.2m，毛高3.1m，掘進(jìn)斷面11.12m2；采用采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用Φ16×1600mm麻花式金屬樹脂錨桿，鉆孔直徑43mm，矩形布置，錨桿排距均為800mm，金屬網(wǎng)采用2000×900mm的經(jīng)緯網(wǎng)，噴厚100mm。

2、存在問(wèn)題：（1）采用P-60B型耙斗裝巖機(jī)配合礦車出矸，需使用絞車倒運(yùn)車輛，不能連續(xù)出矸，另外受耙?guī)r機(jī)滾筒纏繩制約，耙?guī)r機(jī)有效耙矸距離不超過(guò)65m；采用PZ-5B型噴漿機(jī)噴漿，因巷道為30°上山，噴漿機(jī)有效噴射距離不超過(guò)70m。（2）打眼施工耗時(shí)長(zhǎng)。由于十五號(hào)煤頂板石灰?guī)r較硬，采用Φ42mm一字型鉆頭配合Φ28mm六棱鋼釬，鉆進(jìn)一個(gè)1.6m深炮（錨桿）眼需10-12min。（3）出矸時(shí)需另指派其它隊(duì)組配合倒車運(yùn)矸，且30°上山掘進(jìn)，巷道坡度大，人員上下、運(yùn)送支護(hù)材料、抬運(yùn)鉆機(jī)等工序耗時(shí)長(zhǎng)、體力消耗大。

三、工藝優(yōu)化及創(chuàng)新點(diǎn)

3.1實(shí)施“多工序區(qū)域分割”平行作業(yè)方式：放炮后在距掌面不小于8米的巷道拱部或幫部打注軟硬錨桿固定耙?guī)r機(jī)滑輪，工作面前8m為打炮眼及錨桿支護(hù)區(qū)域，工作面8m以外為出矸作業(yè)區(qū)域。放炮后先用耙斗裝巖機(jī)把爆落矸石耙開至少8m遠(yuǎn)（留部分矸石，便于踩矸作業(yè)），耙斗裝巖機(jī)耙矸時(shí)，安排打炮眼或打錨桿支護(hù)施工。即打炮眼或錨桿支護(hù)與耙斗裝巖機(jī)耙矸同時(shí)作業(yè)。最大限度實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，縮短了工時(shí)，提高了工效。

3.2改變出矸方式，實(shí)現(xiàn)連續(xù)出矸：采用了“耙?guī)r機(jī)+皮帶”的排矸方式，代替了“耙?guī)r機(jī)+礦車+小絞車”接替運(yùn)輸?shù)牡托Ｊ?，形成連續(xù)快速排矸系統(tǒng)。在一五三盤區(qū)回風(fēng)斜井下平段安裝一部P-60B型耙斗裝巖機(jī)，耙斗裝巖機(jī)出矸口直接搭接在一部SDJ-80皮帶上，既節(jié)約了倒車運(yùn)矸的人員，又實(shí)現(xiàn)了快速連續(xù)出矸。另外，受耙?guī)r機(jī)滾筒纏繩制約，耙?guī)r機(jī)有效耙矸距離不超過(guò)65m，且巷道為30°上山掘進(jìn)，巷道掘進(jìn)65m以后如再安裝一臺(tái)耙?guī)r機(jī)，耙?guī)r機(jī)占用巷道空間大，且需平巷、釘?shù)兰鞍惭b絞車將耙?guī)r機(jī)提至安裝地點(diǎn)，施工困難大。為解決這一問(wèn)題，采用“絞車耙斗+耙?guī)r機(jī)”的接力出矸方式，即在巷道掘至60m時(shí)，在巷道幫部開掘一絞車硐，絞車硐內(nèi)安裝兩部11.4kw小絞車，兩部絞車?yán)K穿過(guò)滑輪固定在同一耙斗上，兩部絞車出繩方向?yàn)橄锏老律椒较?，滑輪固定在斜巷絞車位置以下的頂板上，兩部絞車一提一放，實(shí)現(xiàn)了絞車耙斗與耙?guī)r機(jī)的接力出矸（如圖1），綜合上述出矸方式，出矸時(shí)間由180min減少為100min。

3.3采用接力噴漿方式：因巷道為30°上山，采用PZ-5B型噴漿機(jī)上山噴漿，噴漿機(jī)有效噴射距離不超過(guò)70m。為解決這一問(wèn)題，在巷道掘至65m時(shí)，在巷道幫部開掘一噴漿硐再安裝一臺(tái)噴漿機(jī)，掘進(jìn)班除打眼支護(hù)工外其余人員卸料及拌料，利用一五三盤區(qū)回風(fēng)斜井下平段噴漿機(jī)將噴漿料送至斜巷中的噴漿硐內(nèi)，噴漿班直接在斜巷中部的噴漿硐進(jìn)行噴漿施工。

3.4優(yōu)化支護(hù)方式：由功能原理可知，鑿巖鉆機(jī)輸出功率W=2σh1R1t=2σh2R2t（其中，σ為圍巖強(qiáng)度；t為鉆頭刃寬，大小可視與鉆頭相同；R1、R2分別為大小鉆頭半徑；h1、h2分別為大小鉆頭鑿深），此式說(shuō)明鉆鑿深度與鉆頭直徑成反比，即同一鑿巖機(jī)在相同的時(shí)間內(nèi)破碎的眼孔體積一樣，直徑減小，鑿巖深度就相應(yīng)增加。結(jié)合掘進(jìn)工作面實(shí)際與現(xiàn)有設(shè)備情況，采用Φ18×1600mm小麻花式金屬樹脂錨桿替代Φ16×1600mm大麻花式金屬樹脂錨桿，即在打錨桿眼時(shí)將Φ42mm一字型鉆頭更換為Φ28mm一字型鉆頭。經(jīng)測(cè)試，同臺(tái)YT-28型鑿巖機(jī)使用Φ42mm一字型鉆頭打1.6m的錨桿眼用時(shí)10-12min，而使用Φ28mm一字型鉆頭打1.6m的錨桿眼用時(shí)6-8min，打眼速度提高非常顯著。采用此方法，僅炮眼一項(xiàng)提速近30%。同時(shí)Φ18×1600mm小麻花式金屬樹脂錨桿與Φ16×1600mm大麻花式金屬樹脂錨桿價(jià)格相差不大，但是支護(hù)效果要強(qiáng)于Φ16×1600mm大麻花式金屬樹脂錨桿。

四、取得的效果與效益

（1）通過(guò)以上施工工藝的改進(jìn)，即使在人員配置較少的前提下，一五三盤區(qū)回風(fēng)斜巷當(dāng)月掘進(jìn)85m，巖巷每月單進(jìn)由原來(lái)的55m左右提高到了85m，提高了約54.5%。一五三盤區(qū)回風(fēng)斜巷由從預(yù)計(jì)70天工期減少到45天工期，單從人力成本上核算，節(jié)約18.5萬(wàn)元。（2）根據(jù)各工序施工地點(diǎn)、消耗時(shí)間的不同，組織了多工序平行交叉作業(yè)，充分利用工時(shí)，提高了工效。該隊(duì)在冊(cè)職工39人，按計(jì)劃人工工效為1.45m/工，實(shí)際人工工效為2.18m/工，工效提高了近50%。（3）另外，自制加工運(yùn)料斗，將運(yùn)料斗連接至耙?guī)r機(jī)鋼絲繩上，將錨桿、網(wǎng)片、鉆機(jī)等設(shè)備材料固定在運(yùn)料斗上，通過(guò)耙?guī)r機(jī)將材料設(shè)備等運(yùn)至工作面，大大節(jié)省了職工體力消耗。（4）斜巷中部炮掘的噴漿硐、絞車硐在巷道成巷后可兼職斜巷躲避硐，一硐多用。（5）通過(guò)工藝改進(jìn)與創(chuàng)新，縮短了一五三盤區(qū)回風(fēng)斜巷掘進(jìn)工期，提前形成了一五三盤區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)，有效地保證了礦井采掘正常接替。

五、結(jié)語(yǔ)

大傾角巖巷快速掘進(jìn)工藝在普通鉆爆法的基礎(chǔ)上，成功地應(yīng)用了多工序平行交叉作業(yè)方式，在不增加人員、設(shè)備等條件下，經(jīng)過(guò)“實(shí)踐—總結(jié)—提高”而得到了不斷完善，大大提高了巖巷掘進(jìn)速度和單進(jìn)水平，有效地緩解了礦井采掘接替緊張的局面，同時(shí)降低了工程成本，對(duì)保證礦井高產(chǎn)高效具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]李富成.直齒輪氣馬達(dá)主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算.鑿巖機(jī)械與風(fēng)動(dòng)工具，1981年1月.

[2]高爾新.《爆破工程》.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版，1999年7月.

[3]李夕兵.鑿巖爆破工程.中南大學(xué)出版社，2011年9月.

作者簡(jiǎn)介

吉路波，1986年9月，男，漢，山西晉城人，本科，助理工程師，采掘隊(duì)長(zhǎng)，多年在技術(shù)部門和采掘隊(duì)組從事管理工作；宋強(qiáng)軍，1971年5月，男，漢，山西晉城人，本科，工程師，采掘主任工程師，多年在技術(shù)部門從事管理工作。