掘進(jìn)機(jī)在海域回采巷道復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用

李海龍++于兆東++馬壽強(qiáng)

文章編號：2095-6835（2016）07-0127-01

摘 要：2015-04，山東省龍礦集團(tuán)北皂煤礦首次在海域回采工作面成功投用了EBZ-150A型掘進(jìn)機(jī)，一舉改變了海下施工巷道單純依靠放炮掘進(jìn)的施工模式，機(jī)械化程度和生產(chǎn)效率大幅度提升，且班組循環(huán)進(jìn)尺也“提速”了。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)；海域；回采巷道；單進(jìn)速度

中圖分類號：TD421.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.127

北皂煤礦海下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，軟巖的蠕變性、流變性尤為突出，巷道壓力明顯，炮掘U形棚全封閉壁后澆筑砼支護(hù)形式一直是海域施工巷道采用的主要支護(hù)形式。2015-04，山東省龍礦集團(tuán)北皂煤礦在海域H2302材料巷首次成功投用了EBZ-150A型掘進(jìn)機(jī)。同年5月，H2302材料巷創(chuàng)出了集團(tuán)海域掘進(jìn)機(jī)施工（壁后澆筑巷道）166.6 m的歷史最好水平。

1 地質(zhì)條件

海域H2302工作面主采煤2層煤，工作面標(biāo)高為-320～-206 m。根據(jù)資源鉆孔及臨近工作面揭露資料分析，煤2層最小厚度4.30 m，最大厚度5.93 m，平均厚度5.35 m。煤2層為煤塊狀和粉末狀結(jié)構(gòu)，性脆易碎，小節(jié)理發(fā)育，含裂隙水，其底板多為粗砂巖和砂質(zhì)泥巖，局部為鈣質(zhì)泥巖，煤層硬度f為3～4，屬于典型軟巖。

2 巷道支護(hù)

H2302材料巷支護(hù)形式為（4.0×3.1）mU36鋼棚壁后充填砼支護(hù)，巷道凈寬度為4.0 m，高度為軌面上3.1 m，掘進(jìn)斷面積為S掘=17.6 m2，S凈=10.57 m2。

3 主要設(shè)備技術(shù)特征

3.1 巷道設(shè)備選型

海域H2302材料巷采用EBZ-150A型掘進(jìn)機(jī)配套除塵風(fēng)機(jī)掘進(jìn)，采用傳統(tǒng)風(fēng)煤鉆打眼，采用JD-25KW、JD-40KW調(diào)度絞車提升運(yùn)輸，采用膠帶輸送機(jī)進(jìn)行排矸工作。

3.2 除塵設(shè)備

配合使用KCYS-100（HWQ）型礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)，通過水浴式除塵機(jī)理來減少工作面的粉塵，主要技術(shù)特征參數(shù)如下：型號為KCYS-100（HWQ），外形尺寸為（2 700×600）mm，處理風(fēng)量為0～150 m3/min，工作方式為液壓驅(qū)動，除塵效率≥90%，最大供油壓力≤18 MPa，供油流量為25～35 L/min，質(zhì)量為150 kg。

4 具體實(shí)施工藝

具體實(shí)施工藝如下：①看中、腰線→開機(jī)割頂→敲幫問頂→臨時支護(hù)→打設(shè)頂部布置錨桿并挑頂→截割兩幫及下部→安設(shè)棚腿并打設(shè)棚腿底角錨桿→掘進(jìn)機(jī)后移集中對后部底拱臥底（并安設(shè)底拱）→棚頂及兩幫（底拱）噴漿澆筑。②循環(huán)進(jìn)尺1.0 m，臨時支護(hù)最大控頂距1.4 m，臨時支護(hù)最小控頂距0.4 m。③頂板臨時支護(hù)先采用前探梁對頂板進(jìn)行維護(hù)，在前探梁的掩護(hù)下打設(shè)布置錨桿，前探梁每循環(huán)使用3根，布置在棚頂中間及兩邊各0.8 m處。④頂板一次支護(hù)采用打設(shè)布置錨桿的方式，每循環(huán)打設(shè)一排錨桿，一排打設(shè)5根，錨桿排距×間距=1.0 m×0.8 m（允許誤差為±0.1 m）。⑤錨桿采用∮18 mm×2250 mm螺紋鋼錨桿，每根錨桿配合使用2塊MSCKb-23/40型樹脂藥卷，錨固力不小于6T。⑥采用打設(shè)護(hù)板的方式對迎臉進(jìn)行維護(hù)。⑦每架棚使用6根A3金屬拉桿，棚腿拉桿安設(shè)在牛腿上0.9 m±0.1 m處，其余拉桿安設(shè)在每節(jié)棚中間處。⑧地坪以上部分掛設(shè)鋼筋網(wǎng)并鋪防雨布后澆筑，澆筑厚度200 mm；地坪以下部分不掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、不鋪防雨布，澆筑厚度150 mm。澆筑砼標(biāo)號C20，砼配比為水泥∶沙子∶石子=1∶2∶2.

5 創(chuàng)新點(diǎn)

5.1 優(yōu)化支護(hù)形式

將原設(shè)計(jì)施工斷面3.8 m×3.1 m調(diào)整為4.0 m×3.1 m，巷道底角寬度由3.6 m調(diào)整為3.8 m，從而增大掘進(jìn)機(jī)左右調(diào)整的空間，使掘進(jìn)機(jī)炮頭能夠?qū)ο锏纼傻捉侵苯咏馗钆P底；將海域巷道多年來的0.8 m的棚距調(diào)整為1.0 m的大棚距，從而減少支護(hù)材料的投入，加快掘進(jìn)速度；地坪以上的澆筑厚度由250 mm調(diào)整為200 mm，地坪以下由200 mm調(diào)整為150 mm，以大大降低支護(hù)成本。

5.2 優(yōu)化施工工藝

優(yōu)化施工工藝可確保施工順序銜接順暢。首先，安設(shè)底拱工作滯后迎頭3～5架鋼棚，以解決掘進(jìn)機(jī)炮頭的截割深度無法滿足現(xiàn)場鋼棚底拱安設(shè)需求的難題；其次，鋼棚底拱臥底工作與迎頭鋼棚澆筑平行作業(yè)。待迎頭鋼棚澆筑完畢后，臥底工作也同時完成，施工工序銜接較為順暢。

6 效果分析

6.1 機(jī)械化程度高，單進(jìn)水平提升

機(jī)掘三班/每天至少可掘進(jìn)6～7個循環(huán)，炮掘三班/每天最多掘進(jìn)4個循環(huán)，大幅度提高了單進(jìn)水平。采用掘進(jìn)機(jī)施工提高了掘進(jìn)迎頭機(jī)械化程度，掘進(jìn)單進(jìn)速度比鉆爆法施工提高了約2倍。

6.2 提升了工程質(zhì)量，降低了巷道返修率

采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)可確保巷道成型質(zhì)量，同炮掘相比，這種方式有效地控制了巷道施工期間的超欠挖，減少了支護(hù)材料的投入，還減小了炮掘期間因爆破而對圍巖造成的破壞。巖體截割后成型規(guī)整，最大限度地保持巷道圍巖的自身強(qiáng)度，增強(qiáng)圍巖的自承能力，從而保證圍巖的穩(wěn)定性，增強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度。另外，采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)縮短了空頂時間，便于頂板管理，同時增加了頂板安全管理系數(shù)。

6.3 經(jīng)濟(jì)效益明顯提升

海域H2302材料巷自采用掘進(jìn)機(jī)施工以來，施工棚距由原來的0.8 m調(diào)整為1.0 m，地坪以上的澆筑厚度由原來的250 mm調(diào)整為200 mm，地坪以下的澆筑厚度由原來的200 mm調(diào)整為150 mm，每米進(jìn)尺可節(jié)省支護(hù)成本1 000多元，工程造價(jià)降低了約40%.

7 結(jié)束語

從海域掘進(jìn)機(jī)的使用情況來看，采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)日均單進(jìn)6～7 m，月度進(jìn)尺合計(jì)達(dá)到180～210 m。采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)速度約為炮掘速度的2倍，進(jìn)尺速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過炮掘速度（月度進(jìn)尺約100 m左右），工程造價(jià)降低了40%左右。另外，采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)不僅提高了機(jī)械化快速掘進(jìn)效率，還提高了工程質(zhì)量，減輕了工人的勞動負(fù)擔(dān)，海域進(jìn)尺速度對礦井發(fā)展的制約得到了緩解，且經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]黃日恒.懸臂式掘進(jìn)機(jī)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1996.

〔編輯：劉曉芳〕