大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究

穆彥鵬

摘要：近年來，礦井產(chǎn)量的逐年增加，工作面開采深度的增大，對煤礦的開拓掘進(jìn)水平提出了更高的要求。本文主要根據(jù)郭二莊煤礦開采的具體情況，對大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了研究和探討。

Abstract： In recent years， the increase of mine output and the mining depth in working face has put forward higher requirements for the development level of coal mines. This paper mainly studies and discusses the rapid excavation technology of large section rock roadway according to the specific conditions of Guoerzhuang Coal Mine.

關(guān)鍵詞：大斷面巖巷；快速掘進(jìn)技術(shù)；研究

Key words： large section rock roadway；rapid excavation technology；research

中圖分類號：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0240-02

0 引言

郭二莊煤礦隨著近年來礦井產(chǎn)量的逐年增加，工作面開采深度的不斷加大，對煤礦的開拓掘進(jìn)水平提出了更高的要求。特別是一水平即將結(jié)束，中厚煤層的生產(chǎn)重點(diǎn)將轉(zhuǎn)入二水平南翼采區(qū)；而且薄煤層采區(qū)的生產(chǎn)重點(diǎn)下一步將由北翼三采轉(zhuǎn)入北翼四采。根據(jù)采區(qū)銜接情況，我礦今后一段時間將有多條巖巷必須進(jìn)行掘進(jìn)施工，如二水平南翼三采區(qū)的皮帶下山、軌道下山，二水平北翼三采回風(fēng)道，北翼四采區(qū)回風(fēng)道以及擴(kuò)大區(qū)的延伸等。為了保證采區(qū)的正常銜接、煤礦的正常運(yùn)行，我礦必須加大這些巖巷的掘進(jìn)速度，否則我礦生產(chǎn)系統(tǒng)將面臨脫節(jié)的危險(xiǎn)。如何在現(xiàn)有的隊(duì)伍基礎(chǔ)上完成如此間距的任務(wù)成為我礦下一階段的重點(diǎn)工作。為了保證采區(qū)的正常接替，煤礦的正常生產(chǎn)，我礦成立了重點(diǎn)課題小組，對“大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究”課題進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)。

1 大斷面的巖巷掘進(jìn)技術(shù)用途及適用范圍

通過改進(jìn)現(xiàn)場的施工工藝，加強(qiáng)施工組織，及時調(diào)整爆破參數(shù)及巷道支護(hù)參數(shù)，嚴(yán)格工程質(zhì)量管理，應(yīng)用新型設(shè)備等手段來加快巖巷的單進(jìn)水平，提高巖巷的掘進(jìn)速度。該成果適用于各種條件下的大斷面的巖巷掘進(jìn)。

2 技術(shù)所依據(jù)的科學(xué)原理

2.1 加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理、創(chuàng)新勞動組織模式

按照常規(guī)的“三八”制作業(yè)循環(huán)模式，應(yīng)有兩個掘進(jìn)班、一個噴漿班，巷道掘進(jìn)時間為16個小時；按照常規(guī)的“四六”制作業(yè)循環(huán)模式，應(yīng)有三個掘進(jìn)班和一個噴漿班或者兩個掘進(jìn)班和兩個噴漿班，巷道掘進(jìn)時間為12-18個小時。為了增加巷道的掘進(jìn)時間、提高巷道的掘進(jìn)速度，實(shí)施了“四六”制加“雙八”制循環(huán)模式。即迎頭安排四個掘進(jìn)班實(shí)行“四六”制作業(yè)循環(huán)模式，確保巷道24小時掘進(jìn)不停，同時在后路再增加2個噴漿班，確保巷道的噴漿進(jìn)度與掘進(jìn)進(jìn)度保持一致。迎頭掘、錨、支一體化，在不留安全隱患的前提下，后路與迎頭留一定的距離，實(shí)現(xiàn)了平行作業(yè)，提高了巷道的掘進(jìn)效率的同時保證了安全生產(chǎn)。另外根據(jù)各工種作業(yè)性質(zhì)以及勞動強(qiáng)度的不同采用不同的作業(yè)循環(huán)模式。如迎頭掘進(jìn)人員采用“四六”制循環(huán)模式，后路電工、皮帶機(jī)司機(jī)、耙斗司機(jī)等采用“三八”制作業(yè)循環(huán)模式，加強(qiáng)現(xiàn)場的勞動組織管理，確保各工作的效率最大化。實(shí)現(xiàn)多工序多工種平行作業(yè)，提高生產(chǎn)效率。

2.2 根據(jù)掘進(jìn)巷道的巖性不同及時調(diào)整循環(huán)進(jìn)度及支護(hù)參數(shù)

根據(jù)施工巷道的巖性不同，及時調(diào)整施工地區(qū)的炮眼布置參數(shù)。既可以在確保巷道的一次成巷的同時不超寬超高，又可以根據(jù)巖性的不同調(diào)整打眼深度及循環(huán)進(jìn)度。在保證安全的前提下實(shí)現(xiàn)出碴量的最小化以及打眼時間的最低化。另外根據(jù)施工巷道的圍巖巖性及巷道壓力的不同，及時調(diào)整巷道的支護(hù)參數(shù)。根據(jù)巷道的不同圍巖條件，根據(jù)具體情況選擇“錨桿+噴漿”、“錨桿+網(wǎng)+噴漿”、“錨桿+網(wǎng)+錨索+噴漿”、“全錨索+噴漿”等不同的支護(hù)方式，同時根據(jù)巷道圍巖的狀況及時調(diào)整錨索的長度及間排距。這樣在保證安全的前提下，優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，減少巷道的支護(hù)時間。通過及時調(diào)循環(huán)進(jìn)度及優(yōu)化支護(hù)參數(shù)的方式，在保證安全的前提下提高迎頭工作人員的工效，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)、支護(hù)的效率最大化從而提高了巷道的掘進(jìn)效率。

2.3 應(yīng)用新式設(shè)備配合水平碴倉，提高裝載運(yùn)輸能力

按照以往掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，迎頭跟一臺耙斗裝巖機(jī)，在每次放炮后通過耙斗裝巖機(jī)配合罐車直接出貨，在完成出碴后再進(jìn)行下一次循環(huán)，大大降低了巷道的掘進(jìn)時間。為了實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)、提高裝載運(yùn)輸能力、增加巷道的掘進(jìn)時間、提高巷道的掘進(jìn)效率，我礦引進(jìn)了ZDY-100履帶式挖掘式裝載機(jī)。由于挖掘式裝載機(jī)的出碴能力較以往使用的耙斗式裝載機(jī)要大得多，大大降低了迎頭的出碴時間。另外在后路巷道條件穩(wěn)定的地方施工一個水平碴倉，水平碴倉的儲碴量一般在40-80罐。這樣通過迎頭能履帶式挖掘裝載機(jī)配后二運(yùn)皮帶及后路皮帶輸送機(jī)直接先將碴運(yùn)至后路碴倉，在保證不影響迎頭施工的前提下再通過耙裝機(jī)配合罐車將碴倉的矸石外運(yùn)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)和運(yùn)矸的平行作業(yè)。從而確保了迎頭出貨的時間最短化，增加了迎頭的掘進(jìn)時間、提高了掘進(jìn)效率，加快了巷道的施工速度。

3 技術(shù)實(shí)施地區(qū)概況

通過工程區(qū)201隊(duì)自2011年11月開始在多個地區(qū)實(shí)施。其中包括二水平北翼四采回風(fēng)道，二水平南翼三采副巷、皮帶下山、軌道下山，二水平北翼三采回風(fēng)道，南翼22108車場等作業(yè)地區(qū)。巷道斷面均為4.5×3.5m（凈寬×凈高）。巷道均采用錨噴支護(hù)。錨桿選用？準(zhǔn)18×2100mm圓鋼錨桿，每根錨桿使用一支Z2360樹脂錨固劑，錨桿間排距800×800mm；盤條網(wǎng)選用？準(zhǔn)6mm盤條網(wǎng)，規(guī)格：1500×900mm；噴漿厚度100mm，水泥標(biāo)號425號，配比為水泥：砂：石子=1：2：3（重量比）；頂錨索選用？準(zhǔn)17.8mm鋼絞線，長度根據(jù)實(shí)際情況選用7.3m、9.3m、12.3m、15.3m，間排距根據(jù)實(shí)際情況定為0.8-5m，每根錨索使用兩只Z2360和一支S2360樹脂錨固劑；幫錨索選用頂錨索選用？準(zhǔn)15.24×4300mm鋼絞線，間排距根據(jù)實(shí)際情況確定為0.8-5m或不打幫錨索，每根錨索使用兩只Z2360樹脂錨固劑。錨桿錨固力為260kN，頂錨索預(yù)緊力為30MPa，幫錨索預(yù)緊力為26MPa。

4 實(shí)施情況及效果

成果自2011年11月開始，以我礦工程區(qū)201隊(duì)擔(dān)任課題實(shí)驗(yàn)區(qū)隊(duì)。自2011年11月至2012年9月底的11個月時間里，先后在二水平北翼四采回風(fēng)道，二水平南翼三采副巷、皮帶下山、軌道下山，二水平北翼三采回風(fēng)道，南翼22108車場等地區(qū)實(shí)施，共計(jì)完成大斷面巖巷進(jìn)尺1706m，圓滿地完成了預(yù)期的目標(biāo)，其中2012年1月份201隊(duì)在北翼四采回風(fēng)道單進(jìn)181m，創(chuàng)邯礦集團(tuán)大斷面巖巷單進(jìn)新紀(jì)錄。

5 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

①較以往相比，每年可增加巖巷進(jìn)尺400m。若要掘進(jìn)400m巖巷共需用工3360個，若每工按工資200計(jì)算，年可減少人工費(fèi)用3360×200=67.2萬元。

②較以往相比，通過支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化，平均每米巷道可節(jié)省支護(hù)費(fèi)用95元，按該項(xiàng)目試驗(yàn)區(qū)隊(duì)現(xiàn)水平，年可減少支護(hù)費(fèi)用17.7萬元。

③共可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益：67.2+17.7=84.9萬元。

5.2 社會效益

由于提高了大斷面巖巷的單進(jìn)水平，保證了采掘正常銜接，穩(wěn)定了煤礦的正常生產(chǎn)；促進(jìn)了減人提效，降低了工人勞動強(qiáng)度；減少了出碴時間，解決鑿巖與轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備配套搭載使用技術(shù)難題；提高了勞動組織現(xiàn)場管理水平，實(shí)現(xiàn)了多工種多工序平行作業(yè)；為礦井高進(jìn)、高效奠定了新的基礎(chǔ)。

6 總結(jié)

①加強(qiáng)現(xiàn)場勞動組織，實(shí)施了“四六”制加“雙八”制循環(huán)模式，實(shí)現(xiàn)了多工種、多工序平行作業(yè)，提高了工作效率。

②挖掘式裝載機(jī)及高效平巷碴倉的應(yīng)用，提高了裝載、運(yùn)矸效率。

通過該項(xiàng)目的實(shí)施，提高了大斷面巖巷的單進(jìn)水平，為提高大斷面巖巷的掘進(jìn)速度積累了經(jīng)驗(yàn)，該成果達(dá)到了省內(nèi)先進(jìn)水平，具有廣泛的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

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