大斷面巖巷機(jī)械化作業(yè)線的實(shí)踐應(yīng)用研究

王俊偉

（山西焦煤汾西礦業(yè)宜興煤業(yè)，山西 孝義 032300）

宜興煤礦從投產(chǎn)以來(lái)，綜采放頂煤技術(shù)、煤巷綜掘、巖巷機(jī)械化作業(yè)線在井下得到應(yīng)用和長(zhǎng)足的發(fā)展，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在大斷面巖巷機(jī)械化方面也做了有益的探索和嘗試，以CMJ2-17液壓掘進(jìn)鉆車、ZCY-60全液壓側(cè)卸式裝巖機(jī)和扒裝機(jī)為主要配套設(shè)備的大斷面巖巷機(jī)械化作業(yè)線在-700西大巷的成功應(yīng)用，解決了在大斷面巖巷施工中所遇到的設(shè)備不配套、施工進(jìn)度慢等難題，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

1 概況

1.1 工程概況

-700西大巷掘進(jìn)層位于太原組的七灰到山西組的頂部，巷道穿過(guò)的巖層主要有灰?guī)r、砂巖、粉砂巖、粘土巖、煤和泥巖。巷道為半圓拱錨噴支護(hù)斷面，巷道凈寬4800mm，墻高1650mm，噴厚150mm，掘進(jìn)斷面19.4m2，凈斷面16.96m2。

1.2 常見(jiàn)的巖巷機(jī)械化作業(yè)線

以往普遍采用的巖巷機(jī)械化作業(yè)線以CTH10-2F型液壓鉆車、ZC-7型側(cè)卸式裝巖機(jī)、梭車或皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)為主要配套設(shè)備。因CTH10-2F型液壓鉆車水平鉆進(jìn)最大高度為3.53m，只能適用于小于14m2的斷面。隨著綜放技術(shù)的發(fā)展，巷道斷面有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)，如何提高掘進(jìn)速度和機(jī)械化水平顯得尤為重要。大斷面（S＞14m2）巖巷機(jī)械化作業(yè)線的施工工藝和施工技術(shù)，需進(jìn)一步的探索和研究。

2 作業(yè)線施工裝備

目前適用于巷道斷面大于14m2以上的液壓鉆車，國(guó)產(chǎn)的主要有CMJ2-17液壓掘進(jìn)鉆車，其最大適用寬度6.15m，最大適用高度4.2m；ZCY-60全液壓側(cè)卸式裝巖機(jī)與ZC-7等型號(hào)相比，其鏟斗容積與當(dāng)前運(yùn)輸?shù)V車的容積基本上相匹配（1.2:1）。

3 出矸系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

大斷面巖巷掘進(jìn)工作面的排矸速度是影響掘進(jìn)速度的主要因素之一。在大斷面巖巷機(jī)械化作業(yè)線中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在傳統(tǒng)的梭車或倉(cāng)式列車轉(zhuǎn)載出矸系統(tǒng)和扒裝機(jī)出矸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出側(cè)卸式裝巖機(jī)與扒裝機(jī)出矸配套的出矸系統(tǒng)，其工藝流程如下圖1所示。

在礦車供應(yīng)充足的情況下，側(cè)卸式裝巖機(jī)可直接向礦車裝矸；如礦車供應(yīng)不及時(shí)，為縮短循環(huán)時(shí)間，側(cè)卸式裝巖機(jī)迎頭裝矸后卸矸至扒裝機(jī)前，礦車送到后由扒裝機(jī)裝矸至礦車，保證了排矸系統(tǒng)的暢通。

圖1 出矸工藝流程圖

4 作業(yè)線施工工藝方案分析

4.1 打眼放炮

CMJ2-17液壓掘進(jìn)鉆車經(jīng)扒裝機(jī)右側(cè)進(jìn)入工作面按爆破說(shuō)明書(shū)要求打全茬炮眼，并設(shè)定好相關(guān)的爆破參數(shù)。

4.2 臨時(shí)支護(hù)及施工錨桿

放炮后嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，人員進(jìn)入工作面先用長(zhǎng)把工具找掉迎頭及頂幫的浮矸活石。臨時(shí)支護(hù)使用吊掛式撅頂?shù)兰鞍踩c(diǎn)柱（各5根）。吊掛式撅頂?shù)啦捎?英寸鋼管加工，長(zhǎng)度為4 m，配用6分鋼絲繩制作繩頭，長(zhǎng)度不少于500mm。安全點(diǎn)柱為礦自制的帶有初撐力可伸縮的金屬安全點(diǎn)柱。撅頂?shù)琅c頂板之間用半圓木接實(shí)接牢，安全點(diǎn)柱應(yīng)上下接實(shí)頂?shù)装?，巷道超高時(shí)應(yīng)穿鞋戴帽。

在以全液壓鉆車為主，側(cè)卸式裝巖機(jī)相配套的大斷面巖巷機(jī)械化作業(yè)線中，理論上也可采用液壓鉆車打錨桿眼，但放炮后必須將迎頭矸石出凈，液壓鉆車方能進(jìn)入工作面打眼，工時(shí)利用率低，空頂時(shí)間較長(zhǎng)，不能及時(shí)支護(hù)。而鑿巖機(jī)不需將迎頭矸石出凈即可打眼，故現(xiàn)場(chǎng)選用7655型鑿巖機(jī)打錨桿眼。注樹(shù)脂錨桿時(shí)，應(yīng)先將錨桿眼用壓風(fēng)沖洗干凈，用錨桿將錨固劑送入眼底后，再用手扳鉆旋轉(zhuǎn)30s注入，用小木楔將錨桿桿體楔住，取下氣扳機(jī)，15min上好托板旋緊螺母。錨桿間排距700×700mm，樹(shù)脂錨固劑選用Z2835型（Φ28 ×350mm）。拱頂錨桿距迎頭距離不得超過(guò)一個(gè)錨桿的排距，幫部不得超過(guò)兩排錨桿的排距。嚴(yán)禁空幫空頂作業(yè)。

4.3 裝巖和矸石運(yùn)輸

采用一臺(tái)ZCY-60全液壓側(cè)卸式裝巖機(jī)及一臺(tái)P-90B耙斗裝載機(jī)進(jìn)行裝巖作業(yè)。液壓側(cè)卸裝巖機(jī)經(jīng)扒矸機(jī)右側(cè)進(jìn)入迎頭。矸石裝入礦車后，由CXT-5/6型蓄電池電機(jī)車運(yùn)至-700西大巷口，一次牽引礦車數(shù)為15個(gè)，然后由架線式電機(jī)車?yán)礁本咨?/p>

4.4 噴漿支護(hù)

選用轉(zhuǎn)子II型噴漿機(jī)進(jìn)行噴漿作業(yè)，噴漿料配比水泥:黃沙:石子=1:2:2，水灰比為0.45，速凝劑用量為水泥用量的3.8～4.2%，水泥標(biāo)號(hào)為425#普通硅酸鹽水泥，噴射混凝土厚度150mm。

4.5 勞動(dòng)組織及循環(huán)

采用二掘一噴的正規(guī)循環(huán)方式，清頭交窯，一次成巷，正規(guī)循環(huán)率不低于80%，循環(huán)進(jìn)尺1.7m，月單進(jìn)81.6m。

5 機(jī)械作業(yè)線的特點(diǎn)與效果分析

5.1 機(jī)械作業(yè)線的特點(diǎn)

該作業(yè)線引入扒裝機(jī)后，特點(diǎn)非常明顯：（1）可實(shí)現(xiàn)最大限度的工序平行作業(yè)。即使掘進(jìn)迎頭暫時(shí)缺車皮，側(cè)卸式裝巖機(jī)可利用扒裝機(jī)前的左側(cè)空間將矸石卸至扒裝機(jī)前，實(shí)現(xiàn)將迎頭矸石及時(shí)掏出，而不影響迎頭循環(huán)正常進(jìn)行；使用鑿巖機(jī)打迎頭上部錨桿眼，不需要將迎頭矸石出凈，可實(shí)現(xiàn)打錨桿與出矸平行作業(yè)。（2）出矸系統(tǒng)可靠性高。出矸是影響掘進(jìn)速度的主要工序，即使側(cè)卸式裝巖機(jī)或扒裝機(jī)因故障停機(jī)，也不會(huì)因此而產(chǎn)生“瓶頸”，扒裝機(jī)或側(cè)卸式裝巖機(jī)可替代出矸，保證出矸系統(tǒng)正常排矸。（3）減少側(cè)卸式裝巖機(jī)在掘進(jìn)迎頭與裝車點(diǎn)間來(lái)回行走。不僅改善了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，減少了因側(cè)卸式裝巖機(jī)來(lái)回行走造成的淤泥積水，而且可以降低側(cè)卸裝巖機(jī)的事故率，提高其使用壽命。（4）與梭車或倉(cāng)式列車、皮帶轉(zhuǎn)載相比，設(shè)備所占空間較小，投入僅為它們的1/3和l/10。全液壓鉆車與全液壓側(cè)卸裝巖機(jī)在扒裝機(jī)前會(huì)車，因全液壓鉆車寬度大于側(cè)卸式裝巖機(jī)，設(shè)計(jì)巷道寬度時(shí)考慮全液壓側(cè)卸式裝巖機(jī)從扒裝機(jī)處通過(guò)時(shí)的最小寬度。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》移動(dòng)設(shè)備的安全間隙不小于300mm的規(guī)定，巷道寬度B≥0.3+1.5+0.3+1.85+0.3=4.25m。巷道墻高為所選扒裝機(jī)和全液壓側(cè)卸裝巖機(jī)高度1.65m，如降低巷道墻高至1.4m，則為保證安全間隙，巷道寬度取4.5m。所以，本機(jī)械化作業(yè)線適用巷道寬度為4.25～4.5m，墻高為1.4～1.65m的半圓拱巷道斷面，即斷面大于14.1m2的半圓拱巷道。

5.2 應(yīng)用效果分析

該作業(yè)線與炮掘相比，效果明顯：（1）掘進(jìn)速度提高2倍。使用期間平均月進(jìn)尺80m，而炮掘只有40m左右。（2）用工明顯減少，迎頭直接工人數(shù)每班減少5～7人，提高了勞動(dòng)效率。（3）降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。（4）經(jīng)濟(jì)效益明顯。該作業(yè)線費(fèi)用為2339.5元/m，而炮掘?yàn)?202.7元/m，節(jié)約863.2元/m。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以宜興煤礦大斷面巖巷為研究對(duì)象，提出了大斷面巖巷機(jī)械化作業(yè)線方案并將其進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用的研究，主要從作業(yè)線施工裝備、出矸系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)和作業(yè)線施工工藝方案三方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。實(shí)踐結(jié)果表明：該機(jī)械化作業(yè)線方案是成功的，設(shè)備配套合理，掘進(jìn)速度快，經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有普遍的推廣應(yīng)用價(jià)值。