陽(yáng)煤一礦巖巷鉆裝機(jī)快速掘進(jìn)技術(shù)與工藝研究

裴利星

（陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司一礦，山西 陽(yáng)泉 045008）

引言

隨著瓦斯治理巷道的增加，陽(yáng)煤一礦每年的巖巷掘進(jìn)進(jìn)尺量急劇增加，每年超過總進(jìn)尺50%以上，近三年巖巷進(jìn)尺量保持在17 000 m以上。由于巖巷施工機(jī)械化水平低，掘進(jìn)效率和單進(jìn)水平較低，影響了采掘銜接。為提高巖巷機(jī)械化水平，充分發(fā)揮成套化裝備優(yōu)勢(shì)，提升巖巷掘進(jìn)效率和單進(jìn)水平，緩解回采工作面銜接緊張的局面，結(jié)合該礦的施工條件在北翼新補(bǔ)皮帶巷進(jìn)行了巖巷鉆爆法快速掘進(jìn)技術(shù)，對(duì)鉆裝機(jī)優(yōu)化改進(jìn)，為巖巷掘進(jìn)創(chuàng)造了條件。

1 巷道概況

1.1 巷道概況

北翼新補(bǔ)皮帶巷長(zhǎng)度1 802 m，是解決北翼皮帶運(yùn)輸能力不足設(shè)計(jì)的皮帶運(yùn)輸大巷，巷道設(shè)計(jì)為矩形斷面，毛寬4.7m，凈寬4.5 m，毛高3.1m，凈高3.0m，毛斷面14.57 m2，凈斷面13.5 m2。

1.2 巷道巖性

北翼新補(bǔ)皮帶巷為穿層巷道，該施工區(qū)域在掘進(jìn)過程中揭露的煤巖層依次有：深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖及淺灰色鋁質(zhì)泥巖厚10.49 m；灰白色細(xì)粒砂巖厚3.55 m；灰黑色砂質(zhì)泥巖厚3.59 m；15號(hào)煤厚6.91 m；黑色泥巖厚1.09 m；深灰色石灰?guī)r厚11.75 m。現(xiàn)工作面巖性為灰白色細(xì)砂巖，掌頭及頂?shù)装鍘r性相同。

1.3 支護(hù)形式

頂板采用“錨索+金屬網(wǎng)+鋼帶+噴漿”聯(lián)合支護(hù)，頂部一排布置6根21.6 mm×4200 mm鋼絞線，間距860 mm，排距900 mm；兩幫采用“錨桿+金屬網(wǎng)+噴漿”聯(lián)合支護(hù)，每幫布置3根Φ20 mm×2 000 mm螺紋鋼錨桿，排距均為900 mm。

2 設(shè)備介紹

CMZY1-80/12型鉆裝機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“鉆裝機(jī)”）是一種集鉆孔、裝運(yùn)、噴霧滅塵于一體的多功能設(shè)備。主要用于炮采工作面，適用坡度為±14°，后配套轉(zhuǎn)載設(shè)備選用皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)。鉆裝機(jī)在液壓、電氣系統(tǒng)控制下，精確配合，協(xié)調(diào)一致，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化鉆眼和裝煤作業(yè)。技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 鉆裝機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)表

3 配套方案設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)采用鉆裝機(jī)施工炮眼，配合皮帶機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸，人工用錨桿鉆機(jī)進(jìn)行頂幫支護(hù)的作業(yè)方式。爆破時(shí)，鉆裝機(jī)后退至安全距離以外；裝渣作業(yè)時(shí)，鉆裝機(jī)組進(jìn)行裝載，工作面支護(hù)作業(yè)時(shí)利用鉆裝機(jī)挖掘臂托起網(wǎng)片頂至巷道頂部，起到臨時(shí)支護(hù)作用后人工進(jìn)行工作面錨網(wǎng)支護(hù)。該方案在提高機(jī)械化作業(yè)水平、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)能最大限度地進(jìn)行平行作業(yè)，提高巷道掘進(jìn)單進(jìn)進(jìn)尺。

4 快速掘進(jìn)方案

4.1 爆破方案優(yōu)化

針對(duì)北翼新補(bǔ)皮帶巷在爆破過程中的問題，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)地應(yīng)力測(cè)試、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、爆破智能專家設(shè)計(jì)系統(tǒng)計(jì)算等，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出全斷面一次起爆爆破方案，優(yōu)化爆破炮孔布置圖如圖1所示，爆破采用串聯(lián)連接方式，正向結(jié)構(gòu)裝藥，使用煤礦許用3號(hào)乳化炸藥和毫秒延期電雷管，相應(yīng)的爆破參數(shù)表見表2。

圖1 爆破炮孔布置圖（單位：mm）

表2 爆破作業(yè)圖表

4.2 進(jìn)尺完成情況

2018年10月，鉆裝機(jī)在北翼新補(bǔ)皮帶安裝完成后開始使用，鉆裝機(jī)在新補(bǔ)皮帶巷機(jī)頭段共施工進(jìn)尺800 m，月均進(jìn)尺110 m，最高月進(jìn)125 m。

4.3 爆破效果

通過對(duì)采用優(yōu)化后爆破方案，單循環(huán)進(jìn)尺達(dá)到1.8 m以上，炮眼利用率達(dá)到到96%；新爆破方案有效降低了爆破后巖石大塊率，較原來降低60%以上；縮短了爆破拋矸的距離，基本控制在鉆裝機(jī)安全范圍內(nèi)，避免由于爆破飛石對(duì)設(shè)備的破壞。巷道超挖量控制在100 mm之內(nèi)，同時(shí)優(yōu)化爆破參數(shù)、支護(hù)參數(shù)和施工工藝。

試驗(yàn)期間，在工作面全部砂巖，施工2.0 m炮眼的條件下，鉆裝機(jī)鉆眼用時(shí)2 min，爆破進(jìn)尺保持在1.8 m以上，出矸用時(shí)40 min。當(dāng)班能完成1.5個(gè)循環(huán)，每日完成3個(gè)循環(huán)，進(jìn)度5 m左右，見表3試驗(yàn)情況對(duì)比表。

表3 試驗(yàn)情況對(duì)比表

4.4 設(shè)備改造情況

2018年10月，在北翼新補(bǔ)皮帶巷完成了鉆裝機(jī)的安裝工作后，鉆裝機(jī)開始運(yùn)行。由于橋式裝載機(jī)橋架重心不穩(wěn)，將橋架上井，重新對(duì)底回輪和支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)在井下對(duì)鉆裝機(jī)小溜龍門架提高150 mm，對(duì)升降油缸加裝碰撞擋板，還對(duì)鉆裝機(jī)機(jī)尾處和橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的連接裝置進(jìn)行改進(jìn)，加大接觸面，增加穩(wěn)固度。同年12月底設(shè)備基本改造完成，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。

5 結(jié)論

1）提升循環(huán)進(jìn)度。通過調(diào)整炮眼布置，優(yōu)化爆破參數(shù)，循環(huán)進(jìn)度由1.5 m提高至1.8 m，日提升進(jìn)度0.6 m，減少硬巖大矸量。通過提升炮眼利用率達(dá)到96%，有效降低了爆破后巖石大塊率，降低了爆破拋矸的距離，避免了爆破飛石對(duì)設(shè)備的破壞。

2）鉆眼效率高。在巖性為砂巖、鉆孔深度2.0 m的條件下，風(fēng)鉆鉆眼0.3 m/min，鉆裝機(jī)鉆眼1 m/min。鉆裝一體機(jī)鉆眼速度是YT-29型風(fēng)鉆的3倍。且用工人數(shù)少，鉆眼時(shí)按兩部YT-29型風(fēng)鉆需4人，鉆裝機(jī)僅需2人。

3）現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全壞境明顯改善。鉆裝機(jī)鉆眼過程中操作人員距離迎頭4 m，杜絕打眼過程中掌頭片幫傷人事故。由于皮帶機(jī)尾跑道長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)有8組跑道約24 m，鉆裝機(jī)退機(jī)距離遠(yuǎn)，基本上消除了放炮對(duì)設(shè)備的損傷，提高了放炮進(jìn)尺效率。

4）二運(yùn)機(jī)尾采用緩沖床設(shè)置，有效避免了矸石對(duì)皮帶的損傷，同時(shí)杜絕了矸石摔落傷人事故。

5）鉆機(jī)操作視線較差。因鉆機(jī)布置在設(shè)備右側(cè)，操作臺(tái)布置在設(shè)備左側(cè)，鉆孔作業(yè)時(shí)操作人員視線較差，需有人輔助指揮定位；運(yùn)輸槽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不完善，表現(xiàn)為鏟板窄、耙斗容積小，耙斗臂短，運(yùn)行輻射范圍受限，導(dǎo)致出矸能力受制約。

6 結(jié)語(yǔ)

通過巖巷鉆裝機(jī)配套鉆爆法快速掘進(jìn)技術(shù)與施工工藝研究，優(yōu)化工作面爆破方案，推廣機(jī)械化鉆裝機(jī)組，整體提升了巖巷掘進(jìn)效率，為巖巷高效掘進(jìn)創(chuàng)造了條件，保證了礦井采掘接替平衡。