拐彎巷道機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用

陳雪嘯

（山西晉煤集團(tuán)長(zhǎng)平煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

1 概述

山西晉煤集團(tuán)長(zhǎng)平煤業(yè)有限責(zé)任公司53081 巷位于井田五盤區(qū)北翼，巷道北部為實(shí)煤區(qū)，東部為5308 工作面，南部為五盤區(qū)大巷，西部為53082 巷（已掘進(jìn)到位）。如圖1 所示。

圖1 53081 巷平面布置示意圖

53081 設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1400m，巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=5.4×4.1m，施工巷道從五盤區(qū)膠帶機(jī)巷開(kāi)口沿3#煤層頂板掘進(jìn)施工。3#煤層總厚度5.92m，普氏硬度為2.7～3.2，煤層最大傾角為6°，最小傾角為1°，平均傾角為3°。

3#煤層無(wú)偽頂，直接頂主要以泥巖為主，平均厚度3.13m，普氏硬度f(wàn)=3.53， 抗壓強(qiáng)度35.41MPa，抗剪強(qiáng)度0.84MPa，穩(wěn)定性較差；基本頂主要以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度為5.68m，普氏硬度f(wàn)=4.9，抗壓強(qiáng)度48.79MPa，抗剪強(qiáng)度1.81MPa，穩(wěn)定性較好。

53081 巷采用EBZ263 型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，截至目前巷道已掘進(jìn)至530m 處。為了便于53081 巷與53082 巷通風(fēng)及行人，施工巷道每掘進(jìn)80m 需對(duì)53081 巷施工一條垂直通風(fēng)橫川。通風(fēng)橫川設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為60m，斷面規(guī)格為寬×高=4.5×4.1m，與53081 巷開(kāi)口角度為75°。第一個(gè)通風(fēng)橫川位于巷道掘進(jìn)350m 處，共計(jì)需施工12 條通風(fēng)橫川。

2 通風(fēng)橫川原施工工藝及問(wèn)題分析

2.1 原施工工藝分析

（1）1#～3#通風(fēng)橫川主要采用全斷面爆破施工工藝，工作面共計(jì)布置60 個(gè)爆破鉆孔。其中掏槽孔6 個(gè)，深度為1.5m，單孔裝藥量為0.9kg；輔助孔24 個(gè)，深度為1.3m，單孔裝藥量為0.6kg；周邊孔30 個(gè)，深度為1.3m，單孔裝藥量為0.6kg。巷道單茬掘進(jìn)深度為1.0～1.2m。

（2）通風(fēng)橫川在掘進(jìn)前30m 范圍內(nèi)，在53082巷內(nèi)安裝的SSJ-800 型帶式輸送機(jī)上方安裝一部耙?guī)r機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸通風(fēng)橫川爆破落下的煤矸。當(dāng)巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度超過(guò)30m 后，在通風(fēng)橫川內(nèi)再安裝一部輸送機(jī)進(jìn)行聯(lián)合出煤。

2.2 主要存在的問(wèn)題

（1）施工周期長(zhǎng)。傳統(tǒng)爆破掘進(jìn)施工時(shí)，每天掘進(jìn)工程量為3.5m，一條通風(fēng)橫川掘進(jìn)周期為20d，巷道掘進(jìn)速度慢，增加了巷道掘進(jìn)成本。

（2）設(shè)備安裝數(shù)量多。每條通風(fēng)橫川在施工時(shí)需安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機(jī)以及一部P-60B隔爆型耙?guī)r機(jī)，巷道內(nèi)安裝設(shè)備數(shù)量多，安裝周期長(zhǎng)。而且受爆破影響，巷道內(nèi)機(jī)電設(shè)備損壞嚴(yán)重，增加了設(shè)備維修成本費(fèi)用。

（3）煤矸運(yùn)輸效率低。通風(fēng)橫川爆破掘進(jìn)后采用傳統(tǒng)耙?guī)r機(jī)出煤時(shí)，煤矸運(yùn)輸周期為2.5h，在運(yùn)輸煤矸時(shí)無(wú)法進(jìn)行井下其他工序如頂板支護(hù)等，造成煤矸運(yùn)輸效率低，延遲了巷道掘進(jìn)周期。

（4）施工危險(xiǎn)性高。由于53081 巷掘進(jìn)煤層為石炭系3#煤層，煤層穩(wěn)定性差易破碎，采用爆破掘進(jìn)施工時(shí)，受爆破震動(dòng)影響巷道掘進(jìn)后兩幫煤壁片幫嚴(yán)重，需二次重新補(bǔ)打，增加巷道支護(hù)成本及勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。而且在爆破震動(dòng)作用下，施工巷道直接頂極不穩(wěn)定，容易發(fā)生頂板局部冒落現(xiàn)象。

3 通風(fēng)橫川掘進(jìn)工藝優(yōu)化

3.1 施工技術(shù)原理

（1）拐彎巷道掘進(jìn)機(jī)一次性成巷技術(shù)，主要利用鋼絲繩滑輪對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾進(jìn)行懸吊，使得轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾在帶式輸送機(jī)水平中心線上可自由縱向移動(dòng)，同時(shí)在轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾安裝卸煤漏斗，掘進(jìn)后煤矸通過(guò)卸煤漏斗直接落入輸送機(jī)中。

（2）掘進(jìn)時(shí)掘進(jìn)機(jī)可按設(shè)計(jì)角度進(jìn)行拐彎，從而對(duì)巷道進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾在滑輪作用下進(jìn)行移動(dòng)。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)完全進(jìn)入拐彎巷道后放下轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾繼續(xù)掘進(jìn)。

3.2 施工工藝

（1）在掘進(jìn)4#通風(fēng)橫川時(shí)，首先將巷道內(nèi)SSJ-800 型帶式輸送機(jī)機(jī)尾移至距橫川開(kāi)口2.0m 處，且輸送機(jī)安裝在橫川開(kāi)口對(duì)面?zhèn)?，保證掘進(jìn)機(jī)拐彎掘進(jìn)時(shí)具有足夠的旋轉(zhuǎn)空間。

（2）首先在帶式輸送機(jī)上方頂板安裝兩個(gè)鋼絲繩固定座。固定座主要由厚度為5mm 鋼板制成，鋼板長(zhǎng)度為0.5m，寬度為0.5m，在鋼板四個(gè)角分別焊制一個(gè)直徑為25mm 圓孔，在鋼板中部焊接一個(gè)鋼絲繩固定件。如圖2 所示。

圖2 通風(fēng)橫川機(jī)械化掘進(jìn)施工平面示意圖

（3）每個(gè)鋼絲繩固定座采用四根直徑為17.8mm、長(zhǎng)度為5.3m 錨索進(jìn)行固定。第一個(gè)固定座安裝在巷道開(kāi)口對(duì)面頂板處，兩個(gè)固定座間距為30m。兩個(gè)固定座安裝后中心線與輸送機(jī)中心線在水平面上重合。

（4）在兩個(gè)固定座上安裝一根直徑為17.8mm鋼絲繩，在鋼絲繩上安裝一個(gè)活動(dòng)滑輪，并將轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾吊掛在滑輪下方，吊掛后保證轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾與輸送帶垂直高度為1.0m，最后在轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾安裝一個(gè)漏煤斗，確保轉(zhuǎn)載機(jī)卸煤時(shí)能夠穩(wěn)定地落入帶式輸送機(jī)中。

（5）在進(jìn)行通風(fēng)橫川掘進(jìn)時(shí)，首先將機(jī)組退至皮帶尾處然后進(jìn)行斜切切割巷道開(kāi)口處三角煤柱。隨著三角煤柱割煤完成后掘進(jìn)機(jī)前移施工第一刀機(jī)組硐室，硐室長(zhǎng)度為25m。

（6）第一刀機(jī)組硐室施工完成后，推出掘進(jìn)機(jī)至53081 巷并水平前移2.0m，然后再次斜切掘進(jìn)施工第二刀機(jī)組硐室。待機(jī)組硐室全斷面施工到位后，放下轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾，延長(zhǎng)53081 巷帶式輸送機(jī)至巷口，然后掘進(jìn)機(jī)全斷面掘進(jìn)通風(fēng)橫川。

3.3 施工工藝優(yōu)點(diǎn)

（1）機(jī)械化程度高。該施工技術(shù)機(jī)械化水平高，解決了傳統(tǒng)拐彎巷道機(jī)械化掘進(jìn)難度大、施工周期長(zhǎng)等技術(shù)難題，縮短了拐彎巷道掘進(jìn)周期。

（2）縮短設(shè)備安裝數(shù)量。該施工技術(shù)減少了工作面機(jī)電設(shè)備安裝數(shù)量，降低了設(shè)備安裝、拆卸勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了設(shè)備布置工藝。

（3）加快了煤矸運(yùn)輸效率。掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)期間可進(jìn)行煤矸運(yùn)輸、支護(hù)施工等工序，提高了工作面煤矸運(yùn)輸效率，縮短了工作面支護(hù)、煤矸運(yùn)輸、掘進(jìn)等工序時(shí)間。

（4）保證了巷道施工安全。采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行拐彎巷道掘進(jìn)時(shí)，可根據(jù)巷道煤巖層穩(wěn)定情況適當(dāng)調(diào)整掘進(jìn)進(jìn)度，避免了傳統(tǒng)爆破施工時(shí)爆破震動(dòng)對(duì)不穩(wěn)定煤巖層影響，減少了巷道支護(hù)爆破損壞率，有效保證了巷道掘進(jìn)安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）采用該掘進(jìn)技術(shù)后巷道平均掘進(jìn)工程量為7.2m/d，與3#通風(fēng)橫川相比，施工周期縮短了7d，降低了巷道掘進(jìn)成本費(fèi)用達(dá)6.3 萬(wàn)元。

（2）采用該掘進(jìn)技術(shù)后巷道支護(hù)失效率由原來(lái)的17%降低為2%，降低了巷道二次補(bǔ)打支護(hù)成本費(fèi)用及勞動(dòng)費(fèi)用達(dá)3.4 萬(wàn)元。

（3）4#通風(fēng)橫川施工過(guò)程中煤矸運(yùn)輸時(shí)間共計(jì)為62h，與3#貫通橫川相比，煤矸運(yùn)輸時(shí)間縮短71h，大大提高了巷道煤矸運(yùn)輸率，加快了巷道掘進(jìn)速度。

（4）采用該技術(shù)后，避免了爆破震動(dòng)對(duì)巷道內(nèi)機(jī)電設(shè)備損壞率，巷道機(jī)電設(shè)備損壞率由原來(lái)的7%降低至3%以下，降低設(shè)備維修成本費(fèi)用達(dá)27萬(wàn)元。