EBZ-260綜掘機(jī)在大斷面巖巷掘進(jìn)中的應(yīng)用

張獻(xiàn)波

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán) 晉中公司，山西 晉中 030600）

傳統(tǒng)的巖巷掘進(jìn)采用鉆爆的方式，存在進(jìn)尺低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題[1-3]。因此，近年來(lái)，巖石掘進(jìn)施工采用綜掘施工工藝已在國(guó)內(nèi)部分礦井得到推廣應(yīng)用[4-6]。紫金煤業(yè)隨著采區(qū)巷道的不斷延伸，巖巷掘進(jìn)工程量逐步增加。為提高巖巷掘進(jìn)速度，2019年紫金煤業(yè)在6煤回風(fēng)下山（巖巷）開(kāi)始使用EBZ-260綜掘機(jī)進(jìn)行巖巷掘進(jìn)，施工期間通過(guò)改進(jìn)截割方式、支護(hù)方式、運(yùn)輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，獲得了成功。在此基礎(chǔ)上，為使綜掘施工作業(yè)線(xiàn)能適應(yīng)紫金煤業(yè)巖石掘進(jìn)的需要，擴(kuò)大巖巷綜掘使用范圍，提高巖巷掘進(jìn)速度，降低巷道成本，以巖巷綜掘機(jī)為主配套的快速掘進(jìn)作業(yè)線(xiàn)將在全礦巖巷掘進(jìn)工作面全面推廣。

1 概 況

1.1 巷道情況

晉能控股集團(tuán)紫金礦6煤回風(fēng)下山巖巷段掘進(jìn)工作面布置于6號(hào)煤軌道石門(mén)南部，東部緊鄰6號(hào)煤運(yùn)輸下山，西部為6號(hào)煤層二采區(qū)，南部為6號(hào)煤層四采區(qū)，北部為6號(hào)煤回風(fēng)上山巖巷。

巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度380 m，布置于6號(hào)煤底板砂巖中，距6號(hào)煤層底板7～10 m，圍巖大多是細(xì)砂巖、泥巖等，巖石硬度系數(shù)f=4～5，該巷道整體為一北高南低的單斜構(gòu)造形態(tài)，巖層傾角2°～6°下山，地質(zhì)構(gòu)造不太發(fā)育，可能揭露小型隱伏構(gòu)造。

1.2 鉆爆法存在的問(wèn)題

紫金礦目前巖巷掘進(jìn)采用的是鉆爆法，即打眼放炮的方式破巖。該方法對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性較強(qiáng)，但施工環(huán)節(jié)多，需要打眼、裝藥、放炮等，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，掘進(jìn)速度慢，另外放炮后粉塵較大，作業(yè)環(huán)境差。并且放炮破巖對(duì)圍巖的擾動(dòng)大，容易發(fā)生冒頂，存在一定的安全隱患。因此，為提高掘進(jìn)速度，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，決定在6煤回風(fēng)下山進(jìn)行綜掘機(jī)巖巷掘進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。

2 綜掘機(jī)設(shè)備配套及工藝

2.1 主要設(shè)備

回風(fēng)下山掘進(jìn)工作面的主要設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 回風(fēng)下山巖巷段主要設(shè)備Table1 Main equipment of return airdownhill rock roadway section

EBZ-260掘進(jìn)機(jī)的尺寸為10 850 mm×3 600 mm×1 820 mm（長(zhǎng)×寬×高），總重為58 t，最大掘進(jìn)段為5 700 mm×4 500 mm（長(zhǎng)×寬），最大生產(chǎn)能力為4 m3/min。

2.2 主要工藝

在6煤回風(fēng)下山（巖巷）掘進(jìn)中，巖巷綜掘機(jī)作業(yè)線(xiàn)的設(shè)備配套形式為EBZ-260型綜掘機(jī)掘進(jìn)出矸，矸石轉(zhuǎn)移到膠帶輸送機(jī)上，經(jīng)工作面膠帶輸送機(jī)運(yùn)至儲(chǔ)矸倉(cāng)，再利用耙斗裝巖機(jī)從儲(chǔ)矸倉(cāng)裝矸到礦車(chē)，最后利用電機(jī)車(chē)運(yùn)至副立井升井；錨桿支護(hù)后噴漿成巷。

3 巷道支護(hù)

3.1 臨時(shí)支護(hù)

綜掘機(jī)按照循環(huán)方式截割完成后進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，利用綜掘機(jī)加裝的機(jī)載超前支護(hù)裝置，對(duì)頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，以便頂板安全管理和錨桿的施工。

3.2 永久支護(hù)方案

6煤回風(fēng)下山在正常地質(zhì)條件下，采用錨噴支護(hù)，支護(hù)方案如圖1所示。經(jīng)過(guò)特殊地質(zhì)條件時(shí)，采用有腿U型鋼可縮支架與噴漿聯(lián)合支護(hù)形式。

圖1 回風(fēng)下山永久支護(hù)方案Fig.1 Permanent support scheme for return air downhill

錨桿為φ22 mm，L2 000 mm高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，間排距850 mm×800 mm，K2360樹(shù)脂錨固劑錨固；錨索直徑為17.8 mm，長(zhǎng)度6 300 mm，鉆孔深度6 000 mm，每個(gè)斷面布置5根。錨桿索支護(hù)完成后進(jìn)行噴漿，噴漿厚度為150 mmm，噴射混凝土標(biāo)號(hào)不低于C25。

3.3 支護(hù)工序

（1）打錨桿眼前必須標(biāo)定錨桿間排距眼位，打拱部錨桿時(shí)必須由外向里、由中間向兩邊，先施工完中間錨桿后，再依次由中間向兩側(cè)交叉施工。打幫錨桿時(shí)按從上到下的順序進(jìn)行。幫頂錨桿施工嚴(yán)格按巷道支護(hù)布置圖要求進(jìn)行施工。

（2）錨桿安裝工藝流程：幫、頂處理浮石—頂板臨時(shí)支護(hù)—測(cè)量寬度，定中心眼位—施工中心眼—裝藥卷—安錨桿—攪拌藥卷—緊固錨桿。

（3）拱部錨桿與兩幫錨桿施工順序：先施工拱部錨桿，兩幫錨桿滯后拱部錨桿不超過(guò)6排。

3.4 噴漿工藝

（1）噴漿前，施工人員要用高壓水將巷道壁上的粉塵沖洗干凈。

（2）噴漿要嚴(yán)格按照下列順序進(jìn)行操作：

開(kāi)始前送風(fēng)、送水、開(kāi)電機(jī)、供料；停止時(shí)停料、停電機(jī)、停水、停風(fēng)。

（3）噴漿前攪拌混凝土，要嚴(yán)格按比例進(jìn)行攪拌，噴射砼應(yīng)采用潮噴或濕噴，不得干噴。

（4）噴漿時(shí)，噴漿工要掌握好噴頭處水管的出水量，不得過(guò)濕或過(guò)干。

（5）噴射混凝土要控制好噴層厚度，噴射分段逐次噴射，達(dá)到設(shè)計(jì)厚度要求。

（6）噴漿時(shí)，噴漿管必須擺直，上料要均勻，上料不得混入雜物。

（7）噴射時(shí)由下向上分段作業(yè)，先噴凹處，后噴凸處，噴嘴垂直于噴面，噴射距離在0.8～1.2 m，軌跡直徑10～20 cm。

（8）嚴(yán)格按比例配料，保證工程質(zhì)量，噴射要均勻，無(wú)裂隙，無(wú)“穿裙”、“赤腳”。無(wú)干斑、無(wú)流淌、粘著力強(qiáng)、回彈料少，一次噴射混凝土厚度要達(dá)到40～60 mm。

4 使用效果

4.1 巷道變形情況

綜掘機(jī)掘進(jìn)后，間隔50 m設(shè)置測(cè)站，對(duì)巷道表面位移進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果如圖2所示。

圖2 巷道變形觀測(cè)結(jié)果Fig.2 Deformation observation results

由圖2可以看出，回風(fēng)下山采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，由于對(duì)圍巖的擾動(dòng)小，成巷15 d左右巷道變形達(dá)到穩(wěn)定。巷道頂板最終下沉量為30 mm，兩幫收斂量為15 mm。

4.2 社會(huì)效益

（1）巷道掘進(jìn)速度有了大幅度提高?；仫L(fēng)下山采用掘進(jìn)機(jī)以后，日最大進(jìn)尺為8 m，平均進(jìn)尺為5.6 m，月進(jìn)尺在150 m以上，是炮掘速度的2倍。

（2）降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。采用巖巷掘進(jìn)機(jī)后，所有掘進(jìn)工藝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且提高了安全系數(shù)。

（3）減少了用工。炮掘時(shí)需要打眼、裝藥等工序，并且需要安排專(zhuān)門(mén)的放炮員，采用綜掘機(jī)以后，每班減少用工3人，月減少用工270人。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

綜掘機(jī)掘進(jìn)中的消耗品主要為截齒和燃油費(fèi)，以及人工費(fèi)和電費(fèi)等，合計(jì)為4 256.8元/m，采用炮掘施工中主要的消耗品為炸藥、雷管以及人工費(fèi)等，合計(jì)為6 579.1元/m?；仫L(fēng)下山巖巷段的長(zhǎng)度為380 m，共節(jié)省費(fèi)用88萬(wàn)元。

5 結(jié) 語(yǔ)

紫金礦在6煤回風(fēng)下山施工中使用綜掘機(jī)掘進(jìn)巖巷，顯著降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，并且對(duì)巖石的擾動(dòng)小，巷道穩(wěn)定，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。EBZ-260型綜掘機(jī)的破巖能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)，可適用于大斷面、長(zhǎng)距離的巖巷掘進(jìn)，具有較高的推廣應(yīng)用前景。