金屬礦山軟圍巖綜合掘進(jìn)機(jī)作業(yè)工法分析

王大干

（紫金礦業(yè)建設(shè)有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

近年來(lái)懸臂式掘進(jìn)機(jī)在我國(guó)煤礦行業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，金屬礦山由于巖石硬度較高，巷道施工距離短，經(jīng)濟(jì)技術(shù)等因素普遍采用爆破工藝，此次新疆烏恰烏拉根鋅礦井下基建工程引進(jìn)懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行非爆破施工工藝試驗(yàn)，主要因?yàn)橐韵聨c(diǎn)因素。

（1）自然因素：該工程尚屬于基建期，主斜井距離長(zhǎng)拐彎少，適用于機(jī)械化施工，巷道圍巖硬度低，采用爆破工藝危險(xiǎn)系數(shù)高，這是掘進(jìn)機(jī)能在此適用成功的先決條件。

（2）區(qū)位因素：該礦山位于新疆地域特殊，?；饭芸剌^嚴(yán)，管理成本及材料成本高，這是考慮采用非爆破工藝的重要條件。

（3）經(jīng)濟(jì)因素：懸臂式掘進(jìn)機(jī)已經(jīng)在煤礦適用多年，工藝較成熟，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化高，設(shè)備成本低，從經(jīng)濟(jì)角度為選用此類(lèi)設(shè)備提供了可行性。

綜合以上因素，采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，減少了礦山基建周期，增加了施工過(guò)程中的安全性，實(shí)現(xiàn)了降本增效。

1 掘進(jìn)機(jī)設(shè)備參數(shù)

烏拉根鋅礦井下基建工程膠帶斜井選用EBZ260H型懸臂式掘進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)截割后方配套帶式輸送機(jī)進(jìn)行出渣，掘進(jìn)機(jī)參數(shù)見(jiàn)下表。

表1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)EBZ260H設(shè)備參數(shù)

2 掘進(jìn)機(jī)在膠帶斜井使用情況

2.1 礦山巖性情況

礦區(qū)巖體由中生界白堊系、新生界古近系、新近系巖層構(gòu)成，礦體圍巖巖性比較簡(jiǎn)單，頂板巖石為石膏、同生角礫巖，底板巖石為長(zhǎng)石砂巖、砂巖，屬于軟～較軟巖石，硬度系數(shù)6～9，巖石較破碎，結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度為結(jié)合好的，穩(wěn)定性中等。

2.2 斜井施工工藝

圖1 掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)施工

圖2 在臨時(shí)護(hù)頂裝置下施工錨桿

圖3 掘進(jìn)后作業(yè)面

圖4 通過(guò)皮帶將廢渣進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)

圖5 掘進(jìn)后巷道頂板較規(guī)整

圖6 巷道噴砼后較平整

膠帶斜井掘進(jìn)斷面規(guī)格4.8*4.3m，三分之一三心拱形，巷道總長(zhǎng)度1370m，掘進(jìn)采用掘進(jìn)機(jī)施工，掘進(jìn)后作業(yè)人員站在掘進(jìn)機(jī)臨時(shí)支護(hù)裝置下施工錨網(wǎng)，出渣采用DSJ80/4/2×55伸縮式帶式輸送機(jī)。

2.3 掘進(jìn)機(jī)作業(yè)工效分析

為保證人員安全，每個(gè)截割三米即進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，截割支護(hù)全部完成為一個(gè)完整作業(yè)循環(huán)，一個(gè)掘進(jìn)班需完成兩個(gè)循環(huán)。通過(guò)連續(xù)統(tǒng)計(jì)一個(gè)月，對(duì)掘進(jìn)機(jī)作業(yè)工效分析如下。

表2 掘進(jìn)機(jī)作業(yè)的工效情況

（1）掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)間占比平均值達(dá)到了70.98%，支護(hù)時(shí)優(yōu)先支護(hù)頂板，頂板支護(hù)完成后即進(jìn)行掘進(jìn)施工，在掘進(jìn)時(shí)平行作業(yè)施工邊幫錨桿，減少了邊幫支護(hù)占用的時(shí)間。

（2）當(dāng)月進(jìn)尺共計(jì)186.78m，因?yàn)槠渌蛟斐蓪?shí)際作業(yè)時(shí)間只有25天，總班次為50個(gè)，掘進(jìn)班次為48個(gè)，排班率達(dá)到了98%，平均每班進(jìn)尺3.89m。

（3）出渣采用的為可伸縮式皮帶，在巷道進(jìn)行支護(hù)即交接班間歇時(shí)間時(shí)后勤人員需進(jìn)行皮帶延伸、材料準(zhǔn)備等輔助工作。

（4）該段施工時(shí)間巷道頂板穩(wěn)固性較好，巷道未進(jìn)行噴砼支護(hù)，噴砼支護(hù)時(shí)間未計(jì)入。

3 施工中遇到的問(wèn)題及解決方法

3.1 施工中遇到硬巖的問(wèn)題及解決辦法

在巷道掘進(jìn)過(guò)程中局部區(qū)域遇到致密性砂巖，單板截割進(jìn)尺僅0.3m，消耗截齒23個(gè)，施工成本較高。根據(jù)砂巖遇水軟化的特性，先施工密集孔注水軟化，再進(jìn)行截割，減少了截齒消耗，降低了成本。

3.2 施工中遇到掘進(jìn)機(jī)趴窩的問(wèn)題及解決方法

在巷道施工泥巖區(qū)域，底板遇水后變軟，由于機(jī)身較重陷入底板無(wú)法退機(jī)。通過(guò)采用在鏈板下方墊枕木，增加支撐力和摩擦力，較好地解決了設(shè)備趴窩問(wèn)題。

3.3 施工中遇到掘進(jìn)機(jī)卡鏈的問(wèn)題及解決方法

由于施工區(qū)域圍巖為泥巖和砂巖，遇水后黏性較大，掘進(jìn)中需進(jìn)行灑水降塵并給截齒降溫，偶爾出現(xiàn)一步卡鏈的問(wèn)題。通過(guò)減少鏈板與鏈槽之間的縫隙，適當(dāng)減少灑水，保證廢渣的濕度，可以有效的避免卡鏈出現(xiàn)。

3.4 施工過(guò)程中粉塵較大的問(wèn)題及解決辦法

掘進(jìn)機(jī)在截割作業(yè)過(guò)程中粉塵較大，一方面，通過(guò)調(diào)整壓入式和抽出式風(fēng)筒布距離控制粉塵擴(kuò)散，壓入式風(fēng)筒布距離作業(yè)面距離控制在12m至15m，可以有效減少粉塵被吹散，同時(shí)能保證作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)，抽出式通風(fēng)風(fēng)筒布控制在距離作業(yè)面5m以內(nèi)，可以有效捕塵；另一方面，除截割頭自帶灑水裝置外，在截割部上方增加灑水裝置，截割作業(yè)過(guò)程中從上方進(jìn)行灑水，有效的降低作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)粉塵。

圖7 遇硬巖施工密集孔注水軟化

4 掘進(jìn)機(jī)工藝與爆破工藝對(duì)比分析

4.1 掘進(jìn)機(jī)工藝的優(yōu)勢(shì)

（1）采用爆破工藝施工，爆破后巷道超欠挖難以控制，尤其是軟弱巖層地段，爆破極易造成巷道頂板垮塌；采用掘進(jìn)機(jī)施工，對(duì)圍巖擾動(dòng)較小，保證了圍巖完整性，可以較好地保證巷道頂板安全。

（2）采用爆破工藝施工，工序包含“鉆眼，裝藥爆破，出渣，支護(hù)”，工序管理較復(fù)雜，人員占用多，且每班循環(huán)進(jìn)尺難以保證；采用掘進(jìn)機(jī)施工，工序簡(jiǎn)單，作業(yè)人員少，管理較為簡(jiǎn)單，且每班循環(huán)進(jìn)尺可以保證。

（3）采用爆破工藝施工，在各工序中存在的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較多，尤其是爆破炮煙問(wèn)題，鏟裝運(yùn)輸?shù)挠蜔焼?wèn)題，安全管理壓力較大；采用掘進(jìn)機(jī)施工，人員均在臨時(shí)支護(hù)下作業(yè)，生命安全可以得到保證。

4.2 掘進(jìn)機(jī)工藝的劣勢(shì)

（1）掘進(jìn)機(jī)對(duì)圍巖的適應(yīng)性較低，可掘進(jìn)的巖石單軸抗壓強(qiáng)度在80MPa～100MPa之間，尤其在軟弱巖層中施工優(yōu)勢(shì)較為明顯，遇到硬巖時(shí)截齒消耗較大，較爆破工藝對(duì)圍巖的適應(yīng)性低。

（2）掘進(jìn)機(jī)屬于特種設(shè)備，巷道成型質(zhì)量，施工速度與操作手技能熟練程度息息相關(guān)，需經(jīng)過(guò)專門(mén)培訓(xùn)方可上崗獨(dú)立操作。為保證掘進(jìn)機(jī)能正常作業(yè)，需配備專門(mén)的維修人員，每班作業(yè)后對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

（3）掘進(jìn)機(jī)單臺(tái)設(shè)備價(jià)格較高，且后續(xù)配套設(shè)備較多，需保證掘進(jìn)長(zhǎng)度方可將設(shè)備費(fèi)用攤銷(xiāo)完成。

5 總結(jié)

（1）EBZ260H型掘進(jìn)機(jī)在軟巖巷道，施工距離長(zhǎng)，拐彎少的巷道，能充分發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢(shì)，可供同類(lèi)工況條件的礦山進(jìn)行借鑒，在硬巖巷道中施工還需專門(mén)的配套方案。

（2）掘進(jìn)機(jī)施工速度快，可以減少礦山基建周期，有利于降本增效，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前平均每班作業(yè)工效僅為3.89米/班次，距離在煤礦的施工速度仍有較大差距，需要從設(shè)備操作和工序銜接等方面提高掘進(jìn)速度。

（3）掘進(jìn)機(jī)施工相比于傳統(tǒng)的爆破工藝，機(jī)械化程度高，安全系數(shù)較高，作業(yè)人員少，符合公司“機(jī)械化減人，機(jī)械化換人”工作目標(biāo)，具有較好的社會(huì)效益。