大斷面巖巷掘進提效措施分析

李展宇

（晉城宏圣建筑工程有限公司 礦建安裝分公司，山西 晉城 048000）

煤炭在我國能源消費中一直占據(jù)主體地位，隨著煤炭行業(yè)供給側結構改革，淘汰落后產能，建設高產高效礦井勢在必行。近年來隨著煤礦井下機電設備尺寸的增大，為保證礦井掘進、運輸、通風等大中型設備的安裝和運行需要，大斷面巷道越來越多，巷道斷面大、掘進速度慢，是影響礦井采掘銜接的主要因素。大斷面巷道的快速高效掘進特別是大斷面巖巷的快速掘進，改變礦井采掘不平衡的現(xiàn)狀，是礦井實現(xiàn)高產高效的保障。叢利、段興豪從改進支護技術工藝的角度分別對深部半煤巖巷和大斷面煤巷的快速掘進技術進行了研究［1-2］。張明生、賈文浩對山西省快速掘進技術的應用情況進行了介紹，分析了現(xiàn)場施工中遇到的主要問題和困難，提出了改進意見［3］。楊威從優(yōu)化截割工藝和參數(shù)，改進施工方法的角度對半煤巖巷道快速掘進施工實踐進行了分析［4］。杜志兵從組織管理和改進掘進機械裝備的角度提出了煤礦巷道實現(xiàn)快速掘進的措施［5］。但是，對于大斷面巖石巷道的快速掘進技術措施研究很少，特別是對于職工素質提升、施工工序用時優(yōu)化、制度激勵、技術交流以及設備保障等現(xiàn)場施工組織管理的技術措施研究更是不足。因此，基于寺河礦西區(qū)北回風一巷的施工情況，對影響隊組施工效率的進行分析，提出了掘進提效的技術措施，并進行了現(xiàn)場應用。

1 工程概況

1.1 地質條件概述

寺河礦井田南北走向長平均12 km，東西傾斜寬平均14.4km，面積為173.2 km2。根據(jù)井田的構造及地面條件，寺河井田劃分為東井區(qū)和西井區(qū)兩個井區(qū)分別進行開拓建設。礦井主采3#煤層，煤層傾角2°～10°，一般5°左右，煤層平均厚度6.31 m。3#煤層為低-中灰、特低硫、中磷、高發(fā)熱量、高熔灰分、高強度的無煙煤，熱穩(wěn)定性好，強結渣，理論精煤回收率良，固定碳含量高。西區(qū)北回風一巷層位位于3#煤與5#煤之間，巷道底板沿K6灰?guī)r頂板掘進，全巖巷道，巷道掘進寬5700 mm、高3950 mm，斷面為20.805 m2，為三心圓拱形，墻高2450 mm。巷道以東為西區(qū)北膠帶輸送機大巷，以南為西區(qū)輔助運輸大巷，以西為西三盤區(qū)。巷道支護采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護，并進行錨索補強。巷道頂板為砂質泥巖，厚度為4.2 m，灰黑色，中厚層狀，含植物化石，局部砂質含量較高，巖芯完整；底板為K6灰?guī)r，厚度2.1 m，深灰色石灰?guī)r，局部產少量動物碎屑化石，頂部見燧石結核。

1.2 掘進施工概述

西區(qū)北回風一巷采用太原煤科院所設計EBZ260機組掘進，掘支單行，一次成巷，機組自行裝矸至膠帶運輸?shù)姆绞?。采用CMM2-15錨桿液壓鉆車進行支護（錨桿機一次頂幫全支），最大控頂距5500 mm，截割完成一循環(huán)后，優(yōu)先對工作面拱形部位進行永久支護，并緊跟迎頭打設，然后再進行幫部永久支護。掘進過程中每次探煤間隔不超過6m，探頂孔3個，角度分別為90°、50°、30°，探底孔1個，角度為-85°，額外多打一個底部排放孔，出矸系統(tǒng)為6部1000皮帶外加1部800皮帶運輸至矸倉。施工組織為“三·八”制作業(yè)，每天不低于4 h的檢修時間，剩余時間為掘進支護噴漿時間，完成掘進出矸、臨時支護、永久支護、清理浮矸（煤）、噴漿等作業(yè)內容。

2 巷道掘進速度影響因素分析

2.1 組織管理

科學的管理可以有效提高生產效率，由于巖巷掘進施工有打探眼、割矸、支護、拉機尾等工序，施工工序多、各工序循環(huán)進尺不一致等，導致各工序之間銜接不合理、用時長、協(xié)調性差；加之各班組之間缺乏有效的交流溝通，各自只負責當班情況，沒有對當班存在問題及隱患進行匯報說明，導致綜合機械化生產工藝的優(yōu)勢發(fā)揮不完全，掘進速度受到影響。為實現(xiàn)巷道快速掘進施工，必須加強施工隊組的組織管理水平、協(xié)調溝通能力，強化現(xiàn)場安全施工管理制度，完善施工工藝、操作規(guī)程及技術交接管理工作，各項工作認真落實到人，努力做好正規(guī)循環(huán)工作，消除安全隱患，確?，F(xiàn)場生產順利進行。

2.2 職工專業(yè)素質

提升生產效率，實現(xiàn)快速掘巷，需要新技術、新工藝的應用，但最終需要落實到作業(yè)人員對生產技術工藝及設備的操作水平等與現(xiàn)場施工相關的專業(yè)素質中去。目前煤礦施工人員整體學歷低、專業(yè)素質差、自主學習能力弱；對新技術、新工藝、新設備的熟悉程度低；施工技術不嫻熟、人機配合不協(xié)調，導致各項工序施工時間長；巷道成型差，錨桿、錨索支護質量低，需要補打錨桿、錨索等，嚴重影響掘進效率。因此，提升作業(yè)人員的業(yè)務能力就顯得尤為重要，直接影響巷道掘進施工的生產效率。

2.3 設備保障

為實現(xiàn)快速安全高效掘進，必然要采用機械化、自動化。因此，機械設備的安全可靠是實現(xiàn)安全生產的重要保障，及時、快速、高效的檢修維護機械設備保障設備穩(wěn)定運行的基礎，也直接決定設備的開機率，保證現(xiàn)場掘進施工的順利進行。目前由于施工人員對設備故障的預防與排查能力較低，導致機電設備帶病運行；加之施工人員技術不嫻熟，個工序作業(yè)時間長，使得設備檢修時間被壓縮，不能保證主要機電設備的正常檢修維護；主要機電設備一旦出現(xiàn)故障往往需要很長的時間進行配件更換等，嚴重浪費掘進施工時間，影響施工進度。因此，需要避免機電設備損壞等客觀因素對施工進度的影響。

3 巷道快速掘進技術措施

3.1 員工素質提升

作業(yè)人員操作技術水平是實現(xiàn)巷道快速掘進的基礎，由于隊組作業(yè)人員對技術工藝的不熟練，導致部分工序施工作業(yè)時間長，生產效率低。因此，隊組從外部邀請技術水平高、業(yè)務能力強的操作人員前來進行技術培訓交流，并在隊組內部成立了一幫一帶的管理制度，由業(yè)務能力強、操作熟練的員工帶領操作不熟練員工進行作業(yè)，且定期開展技術交流座談，對生產中存在的問題進行交流溝通，會上討論分析，及時解決影響施工的疑難問題。

3.2 優(yōu)化施工工序

科學合理的生產組織管理是實現(xiàn)安全高效生產的手段，為了實現(xiàn)快速掘進的目的，需對掘進施工工序進行優(yōu)化，尋找目前工序存在的不足，完善提高。隊組建立工序管理臺賬，從工序時間上進行管控，每班驗收員需向值班室進行仔細匯報，由值班干部詳細記錄，對整個生產過程、各個工序的施工時間及影響因素進行分析，根據(jù)每天進尺目標，對打探眼、拉機尾、割矸、支護四個主要工序的用時進行妥善安排，提升時間利用率，從而提高生產效率。最終，每天的掘進進尺任務為5 m，為與每天進尺任務相匹配，將打探眼的間隔調整為5 m，并將打探眼時間由原來的3h壓縮到了1.5 h；延伸皮帶由原來的3h壓縮到了1.5h左右；割矸時間由原來的3h掘進1m提高到2h掘進1m以上；在支護排數(shù)增加的情況下，支護時間雖有增加，但支護效率也明顯提升。西區(qū)北回風一巷優(yōu)化后各工序用時見圖1。

圖1 西區(qū)北回風一巷優(yōu)化后的各工序用時

3.3 完善獎勵制度

為提高員工工作積極性，制定工分激勵制度，開展進尺競賽活動，結合以上分析分解出的任務，通過現(xiàn)場試驗和總結，職工技能得到逐步提升，按照每天掘進5 m進尺的任務，對一個循環(huán)中一次打探眼、一次拉機尾、割矸5m、支護5 m折合成虛進尺，打探眼和拉機尾兩個工序各按1 m進尺計算，這樣一天一個循環(huán)共計12m虛進尺，每班4m虛進尺。當班進尺達到4m的獎勵1000分，第4.5m獎勵2000分，第5m的獎勵3000分，以此類推，達到哪個臺階，獎勵累加到哪個臺階，同時每旬總進尺進行排名，第一名獎勵5000分，最后一名考核5000分，同時當旬總進尺達到40m的額外獎勵5000分，通過激勵政策，職工的積極性得到了很大的提高。

3.4 設備檢修保障

為確保掘進施工設備、系統(tǒng)的安全高效運行，實現(xiàn)巷道快速掘進的目的，必須保證足夠的設備檢修維護時間，隊組應根據(jù)設備檢修情況及時補充檢修人員，每天保證皮帶4人，機組2人的檢修組人員配置，保證了日常的檢修需要，基本避免了設備故障對巷道掘進速度的影響。

3.5 施工質量管控

施工質量是實現(xiàn)快速高效掘進的核心，單純追求掘進進尺，而造成巷道成型、支護質量等施工質量出現(xiàn)問題，就會出現(xiàn)巷道的返修等后期工程，快速高效掘進就成為空談。因此，必須制定科學合理的施工標準和要求，從割矸工序的交接班過程，到支護時失效錨桿的管控，到拉架、打探眼接抽的標準都有相應的制度規(guī)范。

4 現(xiàn)場實施效果分析

通過采取以上技術及管理措施，職工養(yǎng)成了良好的操作習慣，各工序施工質量也有了明顯的提高，巷道的成型也較好；西區(qū)北回風一巷的日均進尺由最初的2.5m，提升到5.2 m，日均進尺提升了108%，實現(xiàn)了大斷面巖巷的快速高效掘進。根據(jù)礦井生產銜接安排，隊組自西區(qū)北回風一巷10#橫川起開始施工，具體施工進度如下：第一階段為初始階段，隊組未進行技術措施改進，從1月31日正式開工至2月25日止，正常生產22 d，掘進至10#橫川以里54m，日均進尺2.5 m；第二階段為初期試驗，隊組在總結分析上階段施工中存在問題的基礎之上，制定了掘進提效的相關技術措施，并進行現(xiàn)場實施，從2月26日起至3月31日止，共正常生產34d，掘進至10#橫川以里178 m，其中施工兩個規(guī)格為8500mm×5000mm×3950mm的千米鉆場，折合進尺12m，總計掘進進尺136 m，日均進尺4 m；第三階段為試驗中期，施工人員逐步熟悉了各項工藝技術，各工序之間能夠較好的協(xié)調配合，從4月1日起至4月30日止，隊組共正常生產27 d，掘進至10#橫川以里294 m，施工一個規(guī)格為8500 mm×5000mm×3950mm的千米鉆場，折合進尺6m，總計掘進進尺122m，日均進尺4.5 m；第四階段為試驗終期，施工人員能夠熟練掌握各工藝技術，各工序之間配合更加緊密協(xié)調，班組之間交接班溝通效果良好，實現(xiàn)了掘進提效的目標，形成穩(wěn)定的掘進施工作業(yè)循環(huán)流程，從5月1日起至5月20日止，隊組共正常生產16d，掘進至10#橫川以里372m，施工一個規(guī)格為8500 mm×5000 mm×3950mm的千米鉆場，折合進尺6 m，總計掘進進尺84m，日均進尺5.2 m。不同階段日均進尺見圖2。

圖2 不同階段日均進尺

5 結語

1）提出了掘進提效的相關技術措施，通過現(xiàn)場應用實踐，職工熟練掌握了各項工藝技術，操作水平得到很大的提升，各工序施工質量也有了明顯的提高，形成穩(wěn)定的掘進施工作業(yè)循環(huán)流程。

2）通過技術措施改進，寺河礦西區(qū)北回風一巷的掘進速度由最初的日均2.5m提高到5.2 m，提高了108%，實現(xiàn)了大斷面巖巷的快速高效掘進。