千米深井采掘運輸新工藝及新設(shè)備研究與應(yīng)用

陳冬冬

（國投新集能源股份有限公司口孜東礦，安徽 阜陽236153）

1 概況

口孜東礦屬于典型的千米深井，煤層埋藏深，井下巷道處于高地應(yīng)力、高地溫環(huán)境下，加上巨厚表土層及薄基巖等諸多復(fù)雜地質(zhì)因素的影響，致使圍巖呈現(xiàn)出明顯的軟巖特性，巷道圍巖變形、破壞已成為影響礦井安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一?？谧螙|礦在巷道掘進和支護支護方面經(jīng)過了一系列的試驗、改革及創(chuàng)新，取得了一定的成果，但隨著井下巷道的不斷延伸和增多，巷道間的擾動影響也在逐漸擴大，形成應(yīng)力疊加，從而造成巷道的進一步變形，“前掘后修”、“邊掘邊修”、“多次返修”等問題加劇，嚴重制約和影響礦井的安全生產(chǎn)。因此開展減小巷道開挖后的擾動影響、一次成巷及時支護等試驗研究，實現(xiàn)有效控制巷道圍巖穩(wěn)定性勢在必行。

2 采掘運輸系統(tǒng)

2.1 優(yōu)化巷道設(shè)計建立連續(xù)快速作業(yè)線

在設(shè)計巷道布置方案時，充分結(jié)合圍巖地質(zhì)特征，選擇層位較為穩(wěn)定的巖層布置巷道，為掘進生產(chǎn)線獲得較高掘進速度提供適宜的巷道頂板條件，進而獲得較大的控頂距，減少掘進與支護之間的相對影響。

為更大程度上減小巷道開挖后深部圍巖受擾動效應(yīng)影響，充分發(fā)揮圍巖的自承載能力，采用EBZ200型綜掘機由下而上左右截割的方式，對巷道進行分層截割；通過綜掘機自移式轉(zhuǎn)載機連接出矸皮帶系統(tǒng)，出矸皮帶系統(tǒng)由SSJ-1000型皮帶機構(gòu)成，皮帶系統(tǒng)連接主運矸石系統(tǒng)，通過矸石緩沖倉轉(zhuǎn)運至副井矸石倉，通過矸石箕斗升井，形成連續(xù)出矸系統(tǒng)。

2.2 側(cè)卸式鏟車的運用

引進德國DH-L2000側(cè)卸式裝巖機，該裝巖機是德國DH公司全新一代的產(chǎn)品，屬履帶行走的無軌裝載設(shè)備，操作方便靈活，主要用于煤巷、半煤巖巷、全巖巷中煤、巖及其它物料的裝載。

該產(chǎn)品具有插入力大、機動性好、全斷面作業(yè)、安全性好、一機多用等特點。其裝卸能力最大為2.2m3/分，功率90kW，可以實現(xiàn)軟巖一次性臥底800-1000mm，排矸效率大大提高。除完成裝載作業(yè)外，還可充當(dāng)支護時的工作平臺，完成工作面短距離運輸、臥底、清幫等工作，大大提高了勞動生產(chǎn)效率，降低了工人的勞動強度。

2.3 合理確定施工組織

在巷道掘進成巷后，綜掘機后撤至安全區(qū)域，迎頭進行一次錨桿支護，同時采用側(cè)卸式裝巖機對迎頭后方進行出矸和清理浮貨，滯后迎頭進行錨索支護，形成各工序平行作業(yè)格局，實現(xiàn)支護時間的壓縮，最大限度重疊工作空間。

1）加強各機械化設(shè)備的協(xié)調(diào)配合，最大限度發(fā)揮機械化設(shè)備的優(yōu)越性。

2）將各工序進行分解，固定工種、固定崗位、固定人員進行同一工序的操作，使工序達到標(biāo)準(zhǔn)化配置，使工人重復(fù)操作同一工序，從而熟練化，達到流水線作業(yè)。

3）施工作業(yè)必須根據(jù)勞動組織的人員配備，合理安排各道工序，工序與工序之間盡量做到交叉、平行作業(yè)，以充分利用工作時間，提高工時利用率和單產(chǎn)單進水平。

2.4 干式除塵風(fēng)機運用

整套設(shè)備是為巷道掘進機或全斷面掘進機除塵服務(wù)，設(shè)備通過管道或風(fēng)筒系統(tǒng)將含塵風(fēng)流吸入并輸送到干式除塵器那里，在過濾器內(nèi)含塵風(fēng)流首先經(jīng)流經(jīng)粗顆粒分離器分離出來。隨后經(jīng)過初步凈化的含塵風(fēng)流通過風(fēng)道均勻地分配到緊湊型濾芯上，風(fēng)流由外到內(nèi)流動，從而將粉塵擋在緊湊型濾芯外壁上，實現(xiàn)凈化清潔風(fēng)流。

矸石除塵風(fēng)機的運用，極大程度上優(yōu)化了采掘工作面的工作環(huán)境，在一定程度上提高了工作效率，又實現(xiàn)了最大程度上的以人為本效益。

2.5 加強人員培訓(xùn)及現(xiàn)場管理

1）該快速自動化掘進作業(yè)線建設(shè)前，礦多次組織召開專題會與現(xiàn)場會，組織技術(shù)人員結(jié)合圖紙資料等，仔細研究設(shè)備技術(shù)參數(shù)、盡快熟悉設(shè)備的各項性能、操作技巧。與此同時，施工隊編制了專項安全技術(shù)措施，并貫徹到每一位職工，要求基層管理人員要深入學(xué)習(xí)先進設(shè)備的理論知識與實操技能，加強對設(shè)備的現(xiàn)場管理。機電技術(shù)人員要切實做好設(shè)備的維護與保養(yǎng)工作，保證設(shè)備安全、高效運轉(zhuǎn)。

2）高度重視先進設(shè)備的引進、安裝調(diào)試、入井使用及維修保養(yǎng)等各個環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮先進設(shè)備的重要作用，為礦井建設(shè)再提速，為建設(shè)高科技、自動化、安全高效礦井保駕護航。對到礦的新設(shè)備，安排各單位優(yōu)秀職工進行集中培訓(xùn)學(xué)習(xí)。

3）在隊伍結(jié)構(gòu)和人員配置下功夫，從班隊長到特殊工種，必須做到證件齊全，新老員工搭配合理，不斷加強“導(dǎo)師帶徒”工作，充分提高職工的綜合操作素質(zhì)和業(yè)務(wù)技能；完善區(qū)隊質(zhì)量體系，加大標(biāo)準(zhǔn)化班組建設(shè)力度。

3 幾點體會

1）深井支護是全國乃至世界性難題，必須與地質(zhì)條件相結(jié)合，沒有一種支護方式能解決所有礦井問題。各個地區(qū)，各礦都有著特殊的地質(zhì)條件，其所處的板塊、地層結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力大小、方向、圍巖條件及巖石力學(xué)參數(shù)、裂隙發(fā)育程度等地質(zhì)條件都有差距，必須針對各礦具體實際，研究采取相應(yīng)對策。

2）口孜東礦巷道變形之快，壓力之大較為罕見，必須堅定不移地選擇綜合機械化掘進方式聯(lián)合采取復(fù)合支護技術(shù)，推進口孜東礦深井支護系列研究發(fā)展，與此同時加強口孜東礦礦壓規(guī)律研究。

3）巷道支護必須優(yōu)先從設(shè)計源頭考慮，盡量選擇砂巖類頂板，以采取工藝相對較為簡單的支護形式，若條件不允許時再考慮其他支護形式。

4）必須堅持掘錨注、修錨注一體化工藝。錨注一體化是深井支護一個極其重要的環(huán)節(jié)，是解決深井軟巖支護最基本的要求，只有實現(xiàn)錨注一體化，才能使松動圈內(nèi)軟巖重新形成一個整體，提高圍巖本身的支撐力，最大限度減少圍巖變形。推行掘錨注、修錨注一體化施工工藝，根據(jù)實際可進行二次錨注和多次錨注。注漿工藝要進行優(yōu)化，也可試行深淺孔交替注漿方式，即先進行淺孔灌注，提高淺部圍巖強度，為深孔高壓注漿創(chuàng)造條件后，再進行深孔注漿，大范圍提高巷道圍巖強度，提高支護效果。局部巷道底板實施注漿。局部地段可進行底板注漿及施工墻角錨桿及底部錨索，封閉底板，防止巷道底膨。

5）要正確處理好支護效果與掘進施工進度的關(guān)系。復(fù)合支護工序復(fù)雜，必然對施工進度造成影響。為了保進度、保投產(chǎn)僅采取簡單的錨網(wǎng)索噴支護，甚至深部巷道都不采取注漿工藝，時間一長，施工巷道損壞嚴重，無法使用，不得不投入大量的巷修隊伍進行修護，而圍巖破壞后，支護難度更大，形成惡性循環(huán)，其投入遠大于一次到位的支護方式。

6）產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，與科研院校進行深井支護試驗，成功后推廣。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是技術(shù)研究的方向，國內(nèi)所有深井與科研院校都有不同程度的合作，合作的前提必須是真正的解決現(xiàn)場問題，即使不能全面解決，也能在某個方面有所突破，為我們開拓思路。