裝載機(jī)聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)快速施工技術(shù)在聯(lián)巷中的運(yùn)用

劉海江LIU Hai-jiang

（中煤天津設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，天津 300131）

0 引言

中煤蒙大礦業(yè)納林河二號(hào)礦井是一座煤層賦存條件穩(wěn)定儲(chǔ)量充足、煤質(zhì)優(yōu)良、環(huán)境適宜的地下煤礦。位于地域遼闊、資源富集、交通便利、通訊發(fā)達(dá)的內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，南鄰陜北榆林、北望河套平原，處于羊、煤、土、氣資源型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“金三角”地帶。納林河二號(hào)礦井建設(shè)于科技與經(jīng)濟(jì)實(shí)力相對(duì)發(fā)達(dá)的2018 年，礦井的生產(chǎn)技術(shù)和采煤設(shè)備居國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，為毛烏素沙漠地帶煤炭資源的開(kāi)發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力支撐。

近年來(lái)，中煤蒙大納林河二號(hào)礦井本著科學(xué)實(shí)用、安全可靠、實(shí)施簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理的原則，針對(duì)納林河二號(hào)礦3-1 煤兩條平行大巷之間聯(lián)巷施工，采用輪胎式防爆裝載機(jī)配合掘進(jìn)機(jī)快速施工進(jìn)行技術(shù)改造，取得了很好的實(shí)施效果。實(shí)踐證明，該施工技術(shù)方法簡(jiǎn)單，節(jié)省施工成本和時(shí)間成本，其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)成果，在同等條件下的施工中有相當(dāng)廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

1 項(xiàng)目工程概況及地質(zhì)情況

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為8.0Mt/a。在井田場(chǎng)地布局有4 個(gè)立井，分別為1#主立井、2#主立井、1#回風(fēng)立井和副立井。設(shè)置了一個(gè)主水平和四個(gè)輔助水平。在礦井建設(shè)初始階段，為生產(chǎn)施工便利，提高掘進(jìn)效率，礦井布局共設(shè)置五條大巷，分別為兩個(gè)回風(fēng)巷、兩個(gè)輔助運(yùn)輸巷和一個(gè)帶式輸送機(jī)大巷。隨著生產(chǎn)開(kāi)拓煤層不斷向縱深發(fā)展，巷道持續(xù)向外延伸，這五條大巷之間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，為相互之間的聯(lián)系帶來(lái)諸多不便。為便于回風(fēng)巷與運(yùn)輸巷和檢修間的相互聯(lián)系，使中央一、二號(hào)回風(fēng)巷、中央帶式輸送機(jī)巷、煤倉(cāng)上口檢修巷綜掘、膠帶機(jī)運(yùn)輸?shù)刃纬陕?lián)接互通的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？紤]到兩個(gè)回風(fēng)巷區(qū)間聯(lián)巷位于3 號(hào)煤層中，煤層厚度為5.4m，煤層傾角為小于3 度，結(jié)構(gòu)不是特別復(fù)雜，所以決定在一號(hào)、二號(hào)回風(fēng)大巷之間開(kāi)拓二、三、四、五、六號(hào)聯(lián)巷。

施工煤層有兩大特征，一是屬于易爆炸煤層；二是在掘進(jìn)過(guò)程中，巷道中會(huì)有少量淋水，淋水來(lái)源以裂隙含水層為主，其次為孔隙含水層。

2 巷道設(shè)計(jì)

2.1 幾何尺寸

二、三、四、五、六號(hào)聯(lián)巷凈斷面設(shè)計(jì)均為：寬5.5m，高3.2m，二號(hào)、三號(hào)、五號(hào)、六號(hào)聯(lián)巷長(zhǎng)為35m，四號(hào)聯(lián)巷長(zhǎng)120.4m，合計(jì)總長(zhǎng)260.4m。開(kāi)掘體積工作量的理論數(shù)據(jù)為4583.04m3，預(yù)計(jì)開(kāi)采工作量將接近5500m3。

2.2 支護(hù)方式

采用錨網(wǎng)噴，并用錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。錨噴參數(shù)：錨桿型號(hào)為Φ20×2450mm，錨深2400mm，錨桿間排距800×800mm，每根錨桿使用3 卷樹(shù)脂錨固劑，其規(guī)格型號(hào)通常選用MSZ28/35；錨桿托板規(guī)格型號(hào)為150×150×8mm。金屬網(wǎng)規(guī)格6×1000×1800mm。錨索參數(shù)L=7500mm，φ17.8mm，錨索托板采用300×300×12mm 的鋼板。每排布置3 根錨索，排與排之間距離為2.4m，每根錨索使用樹(shù)脂藥卷4 個(gè)。

2.3 錨噴安排

在巷道施工的時(shí)候，暫不噴漿，待巷道掘、錨施工完后再進(jìn)行整體一次噴漿支護(hù)。（圖1）

圖1 巷道平面布置圖

3 施工方案的改進(jìn)

施工過(guò)程也是一波三折，對(duì)方案進(jìn)行了幾次修改。

3.1 炮掘效果不理想

聯(lián)巷開(kāi)鑿前，計(jì)劃采用炮掘施工，但因中央一號(hào)回風(fēng)大巷內(nèi)安裝有主皮帶，且無(wú)運(yùn)送軌道，耙矸機(jī)無(wú)法進(jìn)入工作面，只好采用人工配合刮板輸送機(jī)出矸，勞動(dòng)強(qiáng)度大；雖然試用中深孔爆破，但每天也只能放一炮，進(jìn)尺很不理想，進(jìn)度異常緩慢。而且，炮掘?qū)γ合锏膰鷰r產(chǎn)生較大震動(dòng)，巷道很難成型，會(huì)嚴(yán)重破壞圍巖的穩(wěn)定性，不利于安全生產(chǎn)。

3.2 掘進(jìn)機(jī)械難以施展

由于聯(lián)巷布置與回風(fēng)巷垂直或呈銳角，大型機(jī)械在其中很難轉(zhuǎn)彎。若采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，橋式轉(zhuǎn)載機(jī)根本進(jìn)不到聯(lián)巷內(nèi)，運(yùn)輸皮帶也無(wú)法延伸至聯(lián)巷內(nèi)。采用人工配合刮板輸送機(jī)出矸大大降低了勞動(dòng)效率，在時(shí)間上難以按計(jì)劃完成。

3.3 施工方案的確定

為了提高施工速度，降低人工勞動(dòng)的工作量，對(duì)施工方案進(jìn)行了反復(fù)改進(jìn)。確定在二、三、四、五、六號(hào)聯(lián)巷開(kāi)鑿時(shí)，采用EBZ200 懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)施工，拆除橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，配合ZL16YFB 輪胎式防爆裝載機(jī)和傳送帶將煤向外運(yùn)送。（EBZ200A 型掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)特征見(jiàn)表1；ZL16YFB輪胎式防爆裝載機(jī)主要技術(shù)特征見(jiàn)表2）。

表1 EBZ200A 型掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)特征表

表2 ZL16YFB 輪胎式防爆裝載機(jī)主要技術(shù)特征表

具體作法是拆除橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，將掘進(jìn)機(jī)退至將要施工的二號(hào)聯(lián)巷開(kāi)口處,配合ZL16YFB 輪胎式防爆裝載機(jī)和傳送帶將采出的煤向外運(yùn)送。如此，對(duì)二、三、四、五、六號(hào)聯(lián)巷依次開(kāi)掘前進(jìn)。保證在合同規(guī)定的工期內(nèi)完成了項(xiàng)目施工。

4 施工過(guò)程

4.1 施工組織

施工生產(chǎn)過(guò)程分為掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)和維修。兩個(gè)生產(chǎn)班，每班掘進(jìn)2 個(gè)循環(huán)，2.5m/循環(huán)，保證8 小時(shí)進(jìn)尺5m。一個(gè)檢修班，作業(yè)分為兩項(xiàng)，前4 小時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查、維修和修幫作業(yè)，后4 小時(shí)也要進(jìn)行掘進(jìn)生產(chǎn)，保證每班進(jìn)尺2.5m。日進(jìn)尺為12.5m?？梢园垂て谕瓿墒┕び?jì)劃。

4.2 落巖工序

掘進(jìn)機(jī)在施工作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)截割頭不斷地切割，從而對(duì)煤層破碎，完成對(duì)煤的開(kāi)采。

掘進(jìn)機(jī)進(jìn)刀位置按要求在巷道左下角，有激光指示儀準(zhǔn)確定位，進(jìn)刀量選擇0.8M；然后橫向移動(dòng)到巷道的另一側(cè)相應(yīng)位置，選擇0.6M 吃刀量垂直截割；再次左移相應(yīng)機(jī)械設(shè)備至最左邊處，一次吃刀量0.6M 垂直截割；進(jìn)而右移截割頭，循環(huán)往復(fù)，形成如圖2 所示的蛇形截割。

圖2 掘進(jìn)切割順序圖

4.3 煤的裝載與外運(yùn)

掘進(jìn)機(jī)拆下橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，卸下機(jī)尾。加工一2.5×1.5m的卸載漏斗（圖3），安裝在800mm 皮帶機(jī)的尾部上方。掘進(jìn)機(jī)裝置安裝有收集頭機(jī)構(gòu)和中部輸送機(jī)。截割煤層不斷落入到收集頭機(jī)構(gòu)，又通過(guò)中部輸送機(jī)將煤輸送到機(jī)尾。掘進(jìn)機(jī)向前掘出的煤矸由裝載機(jī)鏟出倒入卸載漏斗，漏到800mm 皮帶上，由皮帶運(yùn)至主皮帶上，然后運(yùn)往煤倉(cāng)。聯(lián)巷施工結(jié)束后，將掘進(jìn)機(jī)退出，清理剩余浮煤（矸）確保巷道干凈、暢通。

圖3 卸載漏斗示意圖

5 施工方案改進(jìn)后的效果

①為方便兩條大巷施工過(guò)程中的運(yùn)輸、檢修、聯(lián)系，應(yīng)業(yè)主要求在兩條平行大巷之間施工聯(lián)巷，且聯(lián)巷與大巷之間角度設(shè)計(jì)全部為直角或銳角，無(wú)法采用掘進(jìn)機(jī)連接皮帶直接施工，且無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)施工可借鑒，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)實(shí)踐和研究，我們探索出運(yùn)用現(xiàn)有設(shè)備快速施工聯(lián)巷技術(shù)：采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，防爆裝載機(jī)鏟煤配合卸載漏斗皮帶運(yùn)輸，達(dá)到快速施工的目的。此項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)類(lèi)似工程具有重要的借鑒意義。

②加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理，落實(shí)安全技術(shù)措施，科學(xué)合理地安排正規(guī)循環(huán)作業(yè)，是快速施工聯(lián)巷的重要保證。