大傾角巷道快速綜掘技術(shù)研究及應(yīng)用分析

黃 龍

（中鼎國際工程有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000）

現(xiàn)在，國內(nèi)對資源與能源的需要量增加，有不少煤礦所處的模式是深部開采，很多礦井當(dāng)對下部的煤層進(jìn)行開采時(shí)，均要實(shí)施延深固有井筒或新掘井筒、暗井，上面幾種方法的任意一種均要把巖石穿透才能至可采煤層?，F(xiàn)在，巖石的巷道掘進(jìn)技術(shù)包括重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)技術(shù)與全液壓鉆車掘進(jìn)技術(shù)，后者主要是支護(hù)、爆破、鉆眼等工藝，可是爆破與鉆眼巷道會(huì)是比較差的成型、對支護(hù)效果有影響，有安全隱患存在，并且不易管理、使用與審批爆破的材料；前者是把單體錨桿機(jī)和掘進(jìn)機(jī)在作業(yè)時(shí)相互配合來進(jìn)行支護(hù)、掘進(jìn)等，即為綜合機(jī)械化掘進(jìn)，就全液壓鉆車掘進(jìn)技術(shù)來說，目前，全巖重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)技術(shù)在這個(gè)階段的實(shí)用型比較強(qiáng)，可以普遍使用，可是重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)根本無法滿足全部巖石的巷道掘進(jìn)工程，更高技術(shù)的掘進(jìn)技術(shù)必然會(huì)取代之前的巷道掘進(jìn)技術(shù)，這是必然的。在某礦中的8號煤層內(nèi)，由于可采的儲(chǔ)量剩余的不多，由于要確保礦井能夠接續(xù)生產(chǎn)，那么開拓延深就是必然的，在設(shè)計(jì)延深時(shí)，把固有的主斜井延深至13號煤層，在水平方向的標(biāo)高是+790.000m。在本文中，對存在于煤礦巖巷大傾角綜掘機(jī)掘進(jìn)技術(shù)的問題與相應(yīng)的解決辦法進(jìn)行了闡述[1]。

1 主斜井延深巷道

1.1 巷道的特征

在某礦的主斜井延深巷道中，其地形是黃土峁梁、地表大部分是溝壑的，洗煤廠存在墊渣路的排砰場的道路和巷道的分布幾乎是平行的。在主斜井延深的穿層巖巷是8#～13#，形成的傾角是+16°，掘進(jìn)巷道的寬度與高度分別是4.7m、4.05m，拱形斷面是半圓形的，而且有231.2m的掘進(jìn)長度；綜掘工藝被用于掘進(jìn)工藝中。

1.2 巷道施工的措施

第一步要從8號煤層中掘進(jìn)出措施巷，一直把措施巷掘進(jìn)至13號煤層中所設(shè)計(jì)的主斜井底數(shù)的見煤點(diǎn)，然后在從該位置繼續(xù)向山上掘進(jìn)，掘進(jìn)角度是16°，一直貫通到固有主斜井，根據(jù)設(shè)計(jì)中的有關(guān)要求，要截割成巷的次數(shù)必須是一次，圖1為地質(zhì)剖面圖。

圖1 地質(zhì)剖面圖

1.3 掘進(jìn)機(jī)型號的選擇

在選擇掘進(jìn)機(jī)械時(shí)，對型號進(jìn)行選擇的依據(jù)是一定要滿足掘進(jìn)的效率、地質(zhì)條件、巷道所具有的特征等方面的要求，按照上面幾項(xiàng)要求，來對掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行選擇，而且選擇的是現(xiàn)在在我國普遍使用的綜掘機(jī)，選擇的掘進(jìn)機(jī)的型號是EBZ-260H，該型號的掘進(jìn)機(jī)不管在功率、重量方面，還是在傾角方面是最合適本工程的。自設(shè)備中的有關(guān)參數(shù)中能夠得知，型號是EZB-260H的綜掘機(jī)可以使巷道掘進(jìn)的所有要求得到滿足，可是在掘進(jìn)主斜井延深巷道時(shí)，依然有困難與問題存在，通過不斷的嘗試與探索來進(jìn)行優(yōu)化，才能順利使該工程竣工。

2 存在于大傾角機(jī)掘中的問題

2.1 設(shè)備重量和巷道傾角問題

上山16°是巷道傾角，配套的有關(guān)設(shè)備與機(jī)身的重量。現(xiàn)在，巷道由于要對傾角與長度之間的問題進(jìn)行平衡，通常所選取的傾角是16°?？墒钱?dāng)對巷道進(jìn)行上山掘進(jìn)過程中，由于巷道傾角就會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)的重力有比較大的向下分力，這樣就會(huì)造成綜掘機(jī)不易前進(jìn)。當(dāng)停穩(wěn)綜掘機(jī)之后，就要馬上進(jìn)刀截割，當(dāng)進(jìn)行進(jìn)刀時(shí)，有阻力產(chǎn)生于截割臂，就會(huì)導(dǎo)致其重力向下分力和阻力疊加在一起，這個(gè)力就會(huì)造成機(jī)組無法前進(jìn)、乃至后退，就會(huì)威脅綜掘機(jī)的安全。關(guān)于此類狀況，一定要把機(jī)組不易前進(jìn)的問題解決掉。

2.2 巷道底板與水相遇軟化的問題

巷道底板中的巖石由于有水淋到頂板、噴霧、沖塵等狀況會(huì)和水相遇，之后就會(huì)有軟化發(fā)生，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)時(shí)就會(huì)有打滑現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)打通巖石巷道之后，不少巖石巷道的頂板均有淋水狀況，是非常普遍的，由于長時(shí)間淋水、就會(huì)有淋水淋至巷道底板中的巖石內(nèi)，就會(huì)軟化巖石。而且上坡的坡度不小，比較重的機(jī)身，當(dāng)綜掘機(jī)履帶在底板的巖石中行走時(shí)，由于底板與履帶的硬度都比較大，且較為光滑，在底板與履帶和水相遇之后，就會(huì)大幅度降低其摩擦力，就會(huì)有打滑現(xiàn)象出現(xiàn)在機(jī)組中，乃至發(fā)生下滑后退。

2.3 防止巷道的粉塵的問題

由于巖石巷道中有比較大的粉塵，就會(huì)影響工人的視線，就會(huì)對巷道的成型效果有影響。因?yàn)閹r石有比較大的硬度系數(shù)，通常選取的技術(shù)是炮掘?？膳诰驔]有較高的效率，不能滿足生產(chǎn)需求，由于掘進(jìn)機(jī)的不斷發(fā)展，在掘進(jìn)巖石巷道時(shí)通常會(huì)選取掘進(jìn)機(jī)，當(dāng)提高效率時(shí)，就會(huì)增加粉塵占有量，有的地方乃至于是3g/m3，而且還有很高的二氧化硅，極易導(dǎo)致工人有塵肺疾病發(fā)生。而且，當(dāng)施工巷道中，會(huì)有很多粉塵產(chǎn)生，那樣就會(huì)降低工人的視線，能見度極低，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)，司機(jī)一般會(huì)憑借經(jīng)驗(yàn)來操作，當(dāng)支護(hù)工在對支護(hù)材料進(jìn)行準(zhǔn)備時(shí)，由于視線較低，就會(huì)使發(fā)生工傷的幾率增加，會(huì)使掘進(jìn)巷道的進(jìn)度下降，所以，防治粉塵同樣也是建設(shè)巖石巷道所要解決的主要問題[2]。

3 技術(shù)措施的種類

3.1 臺(tái)階式掘進(jìn)機(jī)身的措施

當(dāng)對坡度的上山進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，掘進(jìn)工藝使用的是“臺(tái)階式”。經(jīng)過觀察EBZ-260H中的有關(guān)參數(shù)能夠得知，掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)的最大角度是16°，若傾角在16°以上就會(huì)增加打滑幾率。在現(xiàn)場，就試著把方木墊在履帶之下，來把底板和掘進(jìn)機(jī)履帶之間的摩擦力增大來解決此問題，可是，此類方法會(huì)對方木產(chǎn)生浪費(fèi)、有壓力作用于方木就會(huì)使方木破碎，這樣就使出渣更加困難，當(dāng)方木被壓碎支護(hù)，就會(huì)使機(jī)組難以前進(jìn)，就不能使優(yōu)勢成效顯示出來，無法使現(xiàn)場施工的效率提高的要求得到滿足。以此為基礎(chǔ)，來選取的掘進(jìn)工藝是“臺(tái)階式”，“臺(tái)階”在此處的意義并不是把巷道底板截割為臺(tái)階，由于把底板截割為臺(tái)階無法確保根據(jù)設(shè)計(jì)來掘進(jìn)坡度，是把延伸掘進(jìn)機(jī)的后支撐，一直延伸至最大限度，讓其后面所處的狀態(tài)是懸空，落矸與枕木被人工墊至掘進(jìn)機(jī)之后的履帶底部，讓機(jī)身處在臺(tái)階狀形成，尤其為后支撐一定要牢固，讓掘進(jìn)機(jī)本身擁有的傾角變小，此時(shí)，掘進(jìn)機(jī)在不長的距離中就能正常行走了。把兩排作為1個(gè)循環(huán)，1排的距離大概是0.9m，而且循環(huán)進(jìn)尺是1.8m，真正的截割在2m以上，由于要確保1個(gè)班循環(huán)的次數(shù)在2個(gè)以上，所以就能明確臺(tái)階長度在5～7m左右，圖2為臺(tái)階式截割示意圖。

圖2 臺(tái)階式截割示意圖

3.2 防煤矸石滾落傷人措施

關(guān)于安全措施使用到大坡度機(jī)掘中。第一步要做的就是在截割過程中有掉落的巖塊這一問題進(jìn)行解決，否則就會(huì)對清理掘進(jìn)機(jī)左右兩邊渣的人員的生命安全產(chǎn)生影響。下面就是所采取的措施：當(dāng)掘進(jìn)機(jī)把巷道除下部之外部分結(jié)束截割之后，就會(huì)有清渣人員把履帶兩邊的渣清除干凈，由于在對上部進(jìn)行截割時(shí)極易有矸石產(chǎn)生，而且矸石的塊比較大。在把除下部之外的部分截割結(jié)束之后，就要馬上對履帶兩邊的塊巖進(jìn)行清理，這樣就能使?jié)L動(dòng)的概率下降；當(dāng)對除下部之外的部分進(jìn)行截割時(shí)，若是沒有躲避硐時(shí)，清渣人員一定要站在其行人側(cè)，而且還把木板直接擋在雙腳與雙腿之前，并且木板的規(guī)格是厚度為0.05m、寬度是0.5m，高1m，避免雙腿與雙腳被滾動(dòng)的巖石與煤塊所砸傷。第二步就為對滾渣的運(yùn)輸可以后配套膠帶的問題，因?yàn)楫?dāng)綜掘機(jī)進(jìn)行上坡時(shí)，較高的二運(yùn)膠帶，所以就要把隔離護(hù)網(wǎng)安裝在膠帶的兩邊，而且隔離護(hù)網(wǎng)的高度是0.6m，避免膠帶中的巖石與煤飛落下來把人傷到。把擋煤板安裝在膠帶機(jī)頭的卸煤點(diǎn)處，而且擋煤板的用途是加工廢舊的膠帶，廢舊的膠帶會(huì)把落點(diǎn)位置滾動(dòng)的巖石與煤進(jìn)行阻擋，使巖石與煤礦的飛滾降低。第三步就是在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，留在工作面的就只有留煤機(jī)的司機(jī)，別的作業(yè)人員在走進(jìn)安全區(qū)域中，在有施工人員或檢查人員未作業(yè)時(shí)，如出渣、支護(hù)等，一定要在停機(jī)前先打鈴。當(dāng)檢修與施工過程中，一定要把警示標(biāo)志設(shè)立好。

3.3 避免膠帶下滑的措施

用膠帶來對機(jī)尾進(jìn)行固定，避免膠帶發(fā)生下滑。掘進(jìn)機(jī)會(huì)對所延伸的膠帶進(jìn)行牽引，此時(shí)就能把阻止掘進(jìn)機(jī)向前進(jìn)的力加大，由于要把掘進(jìn)機(jī)的阻力降低，在每次結(jié)束延伸機(jī)尾之后，就要馬上把幫錨索施工到巷道的兩幫，而且每邊1根，每個(gè)幫錨索的規(guī)格是?21.6mm×4m，把2條40t的刮板鏈與膠帶機(jī)尾進(jìn)行連接，所起到的作用是拉伸，10t的手拉葫蘆會(huì)把幫錨索與40t刮板鏈連接起來，在膠帶機(jī)尾被掘進(jìn)機(jī)拉至設(shè)計(jì)位置之后，鏈條的長度的調(diào)整可以由手拉葫蘆來實(shí)現(xiàn)，然后在對機(jī)尾進(jìn)行固定，避免有下滑發(fā)生。而且，關(guān)于淋水發(fā)生在巷道頂板，就會(huì)軟化巖石，進(jìn)而使掘進(jìn)機(jī)后退或打滑，繼而使膠帶運(yùn)輸機(jī)產(chǎn)生下滑，把鐵片制作成漏斗，發(fā)生淋水的巷道的下面吊掛上鐵漏斗，把流管與其連接，然后把水引流至排水管內(nèi)，使底板中的水量降低，當(dāng)軟化底板巖石的程度比較高時(shí)，就要對防滑履帶進(jìn)行更換、把防滑齒加焊到掘進(jìn)機(jī)的后支撐處。

3.4 防治粉塵和不易運(yùn)輸材料的措施

對不易運(yùn)輸支護(hù)材料與粉塵的問題進(jìn)行解決。工人的人身安全、健康與施工質(zhì)量受粉塵的影響很大，若想把這個(gè)問題解決好，可以使用的辦法為把除塵風(fēng)機(jī)安裝在掘進(jìn)機(jī)中，該方法能夠使粉塵下降，而且把防爆燈安裝于掘進(jìn)機(jī)的前面，防爆燈具有較強(qiáng)的明亮度，能夠把視線的能見度提高。能夠把巖石巷道中較大的粉塵、工人較差的視線等問題進(jìn)行解決。把噴霧增大這一方法是不建議使用的，那是由于把噴霧增大，就能把巷道底板逐漸變成泥。而且，在運(yùn)輸支護(hù)材料時(shí)，使用的全部是人工，斜坡與打滑的路面使工人無法行走，那么能夠把臨時(shí)的扶手安裝到巷道的人行一側(cè)的幫部，而且臨時(shí)扶手是尼龍繩的和底板的距離是1.2m，把臨時(shí)臺(tái)階施工到巷道的底板中，這樣幾乎能夠把對支護(hù)材料用人工運(yùn)輸時(shí)走路打滑問題解決好[3]。

4 結(jié)束語

當(dāng)實(shí)施大傾角巖石巷道過程中，當(dāng)作業(yè)時(shí)，掘進(jìn)設(shè)備發(fā)揮著重要的作用，可是在掘進(jìn)大傾角時(shí)，也會(huì)有不少的問題存在，會(huì)對掘進(jìn)作業(yè)安全與效率有很大的影響。比方說，傾角比較大與有水存在于巷道在加上配套的設(shè)備與機(jī)身的重量都不輕，那么就會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)極易有打滑狀況出現(xiàn)，危險(xiǎn)性比較大。而且，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，一定會(huì)有很多粉塵產(chǎn)生，就會(huì)對施工的質(zhì)量與工人的人身健康產(chǎn)生影響。關(guān)于上面所講的問題，能夠選取的掘進(jìn)工藝是“臺(tái)階式”上山，這樣能夠把機(jī)身的傾角降低，當(dāng)停止綜掘機(jī)時(shí)，一定要升起后支撐，把切割頭放在地上，進(jìn)而可以把綜掘機(jī)的穩(wěn)定性提高；把噴霧減小、把漏斗增設(shè)可以把巷道底板發(fā)生泥化的現(xiàn)象降低；對除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行安裝，能夠把工作面中的粉塵盡快排出去，對防爆強(qiáng)光燈進(jìn)行安裝，能夠把視線的能見度增加，經(jīng)過上面所講的技術(shù)手段，能夠把工作的效率與安全性提高。