開元煤礦提高巖巷快速掘進水平的實踐與探索

吳楊生

(陽煤集團 壽陽開元礦業(yè)有限公司，山西 陽泉 045400)

進入21世紀以來，我國經(jīng)濟、科技持續(xù)高速發(fā)展[1]，對煤炭的需求不斷增加，而隨著煤礦規(guī)模和產(chǎn)能的提高，采掘銜接緊張的矛盾日益突出。在新井建設中，巖巷掘進工程量一般占總工程量的40%～50%，在生產(chǎn)礦井中占總工程量的25%左右，所以，巖巷掘進在煤礦建設和生產(chǎn)中占有重要位置，特別是涉及到采區(qū)銜接、水平接替的開拓延伸巷道，由于巖石巷道工程量大，而裝備水平多年來卻提高不大，巖巷掘進進尺及工效維持在一個較低的水平。因此，加強巖巷快速施工裝備及配套工藝技術研究，努力提高巖巷單進水平，實現(xiàn)減人提效，是保證采掘正常銜接，建設安全高效現(xiàn)代化礦井的迫切需要。本文以開元煤礦巖巷掘進施工為背景，通過分析制約巖巷掘進水平的各方面因素，進而采取針對性措施，為提高我國巖巷快速掘進水平提供參考范例。

1 礦井概況

開元煤礦前身是晉中市壽陽縣縣辦黃丹溝煤礦，始建于1970年，初期設計能力10萬t/a，2009年經(jīng)陽煤集團整合重建后核定生產(chǎn)能力300萬t/a。開元煤礦采用斜井開拓方式，通風系統(tǒng)為五進兩回。其中：主斜井承擔全礦井的煤炭提升及人員運送，副斜井承擔礦井上下材料及排矸，管子進風斜井承擔行人與排水任務，輔助進風斜井只承擔進風任務，孟家莊進風立井承擔南部采區(qū)上下材料與開拓矸石的提升；總回風斜井承擔北部采區(qū)的回風，孟家莊回風立井主要承擔南部采區(qū)的回風。2006年以前礦井瓦斯等級為低瓦斯礦井，但是隨著礦井開采年限、產(chǎn)量的增大，2008年鑒定為高瓦斯礦井，礦井實施“以巖保煤”的治理原則，采用高抽巷進行瓦斯的治理，高抽巷、低位抽放巷等巖巷施工量大大增加。

2 影響巖巷快速掘進的因素分析

2.1 掘進裝備機械化水平低

目前我國巖巷機械化作業(yè)線主要分為兩大類[2]。一類是高檔機械化作業(yè)線，用鑿巖臺車或鉆裝錨機組配大功率高效導軌式鑿巖機打眼，無軌裝載機全斷面裝巖，使工人從繁重的體力勞動中徹底解放出來，實現(xiàn)高速高效和文明生產(chǎn)。另一類是裝載、運輸采用機械化，而打眼、噴漿等仍采用人工作業(yè)，屬于普及型機械化作業(yè)線。開元煤礦2012年以前巖巷掘進施工均采用放炮配合ZMC-30側(cè)裝機或PB-60耙?guī)r機出矸，施工過程中掘進兩個循環(huán)進行一次支護，因作業(yè)空間受到限制，頂、幫鉆眼難度大，支護費時，每班最多能完成兩個大循環(huán)，巖巷炮掘施工時需要將矸一次出完，掘進期間，打巷道上半部炮眼和頂板錨桿眼時需搭設操作平臺，操作極不方便且耗時，也影響掘進單進水平提高，巖巷單進水平不超過90 m，極大地限制了生產(chǎn)銜接。

2.2 爆破施工技術較差

開元煤礦巖巷掘進時巷道寬度小，導致爆破時自由面少，圍巖受到夾制作用明顯，且實際施工過程中常出現(xiàn)少打眼，多裝藥，亂放炮的現(xiàn)象，導致巖巷輪廓差、超挖量大，巷道圍巖松動破碎嚴重等現(xiàn)象，增大了出矸量和巷道支護所需要的時間、材料，不但減緩了巷道掘進的效率，而且降低了巷道的穩(wěn)定性和安全性，對于f>8 的較為堅硬的巖石，其炮眼利用率一般僅為60%～80%。

2.3 矸石運輸效率低

開元煤礦現(xiàn)有排矸裝備及工藝落后，經(jīng)常導致出矸滯后，掘進工作面積矸嚴重，制約后續(xù)工序開展，是目前制約巖巷掘進速度提高的一個主要因素。目前煤炭市場對煤質(zhì)的要求越來越高，高抽巷和專用排瓦斯巷出矸將不上膠帶，實行煤矸分離，加之由于礦井產(chǎn)量的增大，常需對運輸線路進行擴刷施工，造成排矸量增加過大，而矸石都將通過礦車上井，這些工作一般需要占用相當時間，導致工作面有效作業(yè)時間縮短，極大地制約了掘進速度。

3 提高巖巷掘進水平的措施

3.1 建設專業(yè)化巖巷施工隊伍

隨著設備的現(xiàn)代化水平不斷提高，開元煤礦巖巷的掘進施工投資越來越大，專業(yè)門類越來越多，技術標準要求越來越高，管理要求越來越細，而且由于巖巷掘進存在大量的平行作業(yè)和交叉作業(yè)工序，需要大量工作人員分工協(xié)作，實行專業(yè)化施工和管理。為此，開元煤礦對現(xiàn)有的施工隊伍的結(jié)構進行優(yōu)化整合，建立了專業(yè)化的施工隊伍，一個施工隊組設隊長、書記各一名，各專業(yè)副隊長若干，領導各個專業(yè)施工隊伍。這種組織結(jié)構的優(yōu)點在于各個平行工序和交叉工序間容易協(xié)調(diào)，不易發(fā)生沖突，統(tǒng)一的領導管理實現(xiàn)了現(xiàn)場施工的高效、有序。

3.2 引進現(xiàn)代化巖巷作業(yè)線

針對開元煤礦巖巷掘進工作面機械化裝備落后、單進水平低的實際情況，自2013年開始，首次引進了現(xiàn)代化巖巷作業(yè)線，即：YT-29型風鉆+ZWY-80型扒渣機+40T煤溜+膠帶+ST-14/6B型移動矸倉，在9705工作面高抽巷掘進工程應用中，創(chuàng)下了月單進水平130 m的記錄，有效提高了巖巷作業(yè)線的單進水平，降低了員工的勞動強度，提升了現(xiàn)場安全質(zhì)量標準化水平，在一定程度上實現(xiàn)了巖巷高效、安全、快速掘進。

2015年3月，又引進了新型的SGB630/90型矸石溜，并在開拓二隊施工的9707走向高抽試驗使用，通過使用發(fā)現(xiàn)，該設備具有功率大、傳輸效率高，槽體耐磨、故障率低等優(yōu)點，有效避免了原先使用的40型煤溜經(jīng)常出現(xiàn)的斷鏈、刮板彎曲、槽磨透等事故現(xiàn)象。進一步完善了巖巷作業(yè)線，特別是矸石運輸線，采用新型運矸設備后，增加的排矸量可以按照生產(chǎn)需要充分運輸，減少“排矸”工序?qū)罄m(xù)作業(yè)工序的影響，為保證巖巷作業(yè)高效率提供了保障。新型的巖巷掘進作業(yè)線如圖1所示。

3.3 優(yōu)化施工組織措施

為確保巖巷作業(yè)線的掘進效能，完成進尺指標，開元煤礦嚴把“準入關、責任關、穩(wěn)定關、監(jiān)督關、考核關”，將主要施工單位納入安全管理和考核體系，統(tǒng)一推行安全管理體系，統(tǒng)一推行安全質(zhì)量標準化，統(tǒng)一推行班組建設，統(tǒng)一進行安全培訓，統(tǒng)一進行考核；同時，加大對機電設備檢修工作力度，推廣精細化管理，出臺政策激勵，激發(fā)員工工作積極性。

圖1 現(xiàn)代化巖巷掘進作業(yè)線示意

4 現(xiàn)代化巖巷作業(yè)線經(jīng)濟及社會效益

4.1 提高了巖巷單進水平及進尺

2013年引入巖巷作業(yè)線以來，巖巷進尺由2013年的1 942 m提高至2015年的3 096 m，占總進尺的百分比也由10.97%提高至19.03%，單進水平同樣得到很大的提高。例如：開拓二隊采用新引進的巖巷作業(yè)線后，在進行9707工作面高抽巷施工期間，平均單進水平達到133 m，比使用傳統(tǒng)普掘作業(yè)設備單進水平(90 m)提高了43 m，提高效率48%。

4.2 節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟效益

在引進先進裝備、改進施工工藝、提高單進水平的同時，也減少了成本消耗，提高了經(jīng)濟效益。比如，通過新型鉆機的施工，加大了循環(huán)進度，循環(huán)進度由原來的1.2 m增加到1.8 m，按每月60個循環(huán)計算，和1.2 m的循環(huán)進度相比，每月多36 m巷道進尺，和1.5 m循環(huán)進度相比，每月多進18 m巷道進尺，人均效率可以提高50%。在支護材料、人員消耗方面，例如，2.4 m炮眼和1.2 m炮眼在相同循環(huán)進度的基礎上，火藥、電雷管等材料的用量也相對減少，打眼工由原來的4人減少到2人，不但節(jié)省了人工成本，新裝備減少了安全隱患，也節(jié)約了安全資金，這些因素都在很大程度上也降低了生產(chǎn)成本。

5 結(jié) 語

開元煤礦在通過大量實際考察調(diào)研和借鑒國內(nèi)外巖石巷道機械化作業(yè)線施工技術的基礎上，引進應用了YT-29型風鉆+ZWY-80型扒渣機+T40煤溜+膠帶+ST-14/6B型移動矸倉新型巖巷作業(yè)線，幾年來的實踐證明，該巖巷作業(yè)線提高巖巷單進效果明顯，并節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟效益，具有廣泛的推廣和應用前景。