半煤巖巷道快速掘進(jìn)工藝研究應(yīng)用

劉玉　孫航

摘要：為了進(jìn)一步提升半煤巖巷道掘進(jìn)施工的效率，應(yīng)用鉆眼爆破施工方法，合理設(shè)計(jì)爆破方案，在半煤巖巷道快速掘進(jìn)施工中取得了良好的效果；通過(guò)對(duì)圍巖位移進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析，得出采用鉆眼爆破施工方法的合理參數(shù)，快速掘進(jìn)施工技術(shù)應(yīng)用，能夠顯著提升整體掘進(jìn)效率。

關(guān)鍵詞：半煤巖巷道快速掘進(jìn)；工藝概述；方法；優(yōu)化；效果

1.前言

某煤礦目前正在開(kāi)采五2以及六4煤層，這2個(gè)煤層均屬于薄煤層，厚度分別為1.3、0.9m，煤層傾角14°左右，屬于緩傾斜煤層。在此半煤巖巷道的掘進(jìn)過(guò)程中，是從煤層的底板進(jìn)行掘進(jìn)施工，掘進(jìn)所涉及的巖層結(jié)構(gòu)主要為粉砂巖以及泥巖，水文及地質(zhì)情況相對(duì)簡(jiǎn)單，只是在個(gè)別位置處頂板出現(xiàn)淋水，正常涌水量0.5m3/h，最大涌水量1m3/h，不會(huì)給施工帶來(lái)太大的影響。26915工作面的機(jī)巷坡度14°，總的巷道長(zhǎng)度600m左右，順煤層進(jìn)行掘進(jìn)施工。26915工作面機(jī)巷的標(biāo)高在+154～+174m之間，開(kāi)采的水平是-178m。

2.半煤巖巷道快速掘進(jìn)工藝概述

我國(guó)絕大部分煤礦為井工開(kāi)采方式。在煤炭資源儲(chǔ)量中，中薄煤層和不超過(guò)2m煤層占有相當(dāng)大的比例，因此，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)涉及非常多的半煤巖巷道開(kāi)采工作。在存在煤與瓦斯突出問(wèn)題的煤礦開(kāi)采過(guò)程中，為了確保煤礦能夠安全的開(kāi)采，進(jìn)行回采作業(yè)之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)煤層的瓦斯進(jìn)行預(yù)抽處理，通常都會(huì)設(shè)置底抽巷或者布置高抽巷等，這些巷道一般都是半煤巖巷道。在半煤巖巷道的斷面中，頂板或者底板位置處存在巖石層。因?yàn)閹r石層硬度大，導(dǎo)致鉆眼施工困難，巷道掘進(jìn)效率低?，F(xiàn)階段，巷道掘進(jìn)過(guò)程中所采用的工藝技術(shù)主要有鉆爆方法和綜合機(jī)械方法。對(duì)于全巖巷道，多數(shù)是應(yīng)用鉆爆方法，配備裝巖機(jī)以及鑿巖臺(tái)車等設(shè)備?，F(xiàn)在，通過(guò)應(yīng)用巖巷掘進(jìn)設(shè)備能夠?qū)⒎浅?jiān)硬的巖石加以切割，可以顯著提高掘進(jìn)效率。不過(guò)，巖巷掘進(jìn)設(shè)備的成本相對(duì)較高，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)所需費(fèi)用較大，而且只適合應(yīng)用在長(zhǎng)距離的巷道之中，因此，此種掘進(jìn)設(shè)備很難進(jìn)行全面推廣使用。

針對(duì)半煤巖巷道掘進(jìn)施工來(lái)說(shuō)，由于巖石的厚度以及硬度存在差異，所需的掘進(jìn)設(shè)備要求也有所差異。在選擇掘進(jìn)方式以及掘進(jìn)設(shè)備的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)依照煤礦開(kāi)采的實(shí)際情況，采用適宜的技術(shù)及設(shè)備：①依據(jù)巷道長(zhǎng)度選擇。如巷道的掘進(jìn)長(zhǎng)度≤500m，適宜采用鉆爆法施工，配備耙斗機(jī)裝載。若巷道的掘進(jìn)長(zhǎng)度超過(guò)500m，適宜采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)法施工。②依據(jù)巷道巖性進(jìn)行選擇。若巖層厚度超過(guò)0.7m、巖石硬度>7的情況下，在采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝時(shí)，應(yīng)當(dāng)配備重型硬巖掘進(jìn)設(shè)備。否則，不僅不能確保單進(jìn)水平，還會(huì)增加設(shè)備配件的消耗量。對(duì)此可采用松動(dòng)爆破作為綜掘施工的輔助手段，最大限度地降低切割巖石的數(shù)量。若采用鉆爆法施工，就要優(yōu)化施工組織，這樣才能保證掘進(jìn)效率。

3.原掘進(jìn)方法

井下掘進(jìn)工作中，通常只有一個(gè)自由表面（暴露的煤與巖體之間的界面和空氣被稱為自由表面）。為了獲得良好的爆破效果，必須人工創(chuàng)建多個(gè)自由表面。這是第一步，工作中，如果爆破效應(yīng)不好，巷道的爆破質(zhì)量得不到保證，煤層頂板可能受損，給支護(hù)工作帶來(lái)很大困難。原有的巷道施工方法采用氣腿式鑿巖機(jī)打眼，然后依次對(duì)輔助眼，周邊眼和頂部眼進(jìn)行爆破，最終達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)格，然后用碎石機(jī)將已經(jīng)爆炸的煤矸裝入皮帶輸送機(jī)。這種開(kāi)挖方式，施工工藝復(fù)雜，材料投入量大，開(kāi)挖速度慢，影響了礦山的生產(chǎn)連接，安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

4.改進(jìn)后掘進(jìn)方法

通過(guò)研究工作面煤巖比和巖體結(jié)構(gòu)特征，工作面煤巷的煤層厚度基本符合額EBZ-220型掘進(jìn)機(jī)。覆蓋巖石的煤層是堅(jiān)硬的屋頂，具有良好的整體性。首先，EBZ-200型掘進(jìn)機(jī)用于在工作面上切割煤巷道的全部煤部分，該裝置的橋式裝載機(jī)用于將工作面煤輸送至輸送帶并將其運(yùn)出工作面。工作面是人工創(chuàng)建的自由表面，取代原來(lái)的鉆孔和凹槽工作。

5.綜掘工作面合理化管理

5.1強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理

在常規(guī)綜采工作面挖掘?qū)嵺`中，積累了一定的現(xiàn)場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)。但由于工作面臨諸多困難因素，在各種復(fù)雜條件下，沒(méi)有先例可以借鑒。為保證項(xiàng)目試驗(yàn)工作的順利進(jìn)行，確保工作面的安全生產(chǎn)，在深入理論研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)抓好瓦斯治理，瓦斯治理和水害防治，優(yōu)化全程-特殊條件下的綜合挖掘。復(fù)雜地質(zhì)條件下屋面事故的防治技術(shù)與研究。

5.2創(chuàng)新管理，更新設(shè)備，優(yōu)化施工工藝

為確保采礦合理協(xié)調(diào)發(fā)展，采用新型設(shè)備EBZ-220型掘進(jìn)機(jī)在G-20-021080工作面進(jìn)行風(fēng)洞開(kāi)挖施工，實(shí)現(xiàn)了快速掘進(jìn)。這種掘進(jìn)機(jī)的主要特點(diǎn)：

（1）采用混合電機(jī)和液壓傳動(dòng)，體型矮小，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，可靠性強(qiáng)，運(yùn)行平穩(wěn)。

（2）液壓系統(tǒng)采用變壓泵系統(tǒng)，不僅提高了效率，而且減少了系統(tǒng)發(fā)熱。

（3）配有內(nèi)噴和外噴裝置，可有效抑制切割時(shí)產(chǎn)生的灰塵。

（4）主要液壓元件采用進(jìn)口元件。

（5）采用截錐形切割頭，單刃力大，切齒合理布置，斷層破巖強(qiáng)，切割振動(dòng)小，工作穩(wěn)定性好，切割臂上下擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

（6）采用獨(dú)特的分裝配流系統(tǒng)，降低在切割煤（巖）過(guò)程中的事故率，提高效率。

6.改進(jìn)后掘進(jìn)工藝方法的創(chuàng)新點(diǎn)

6.1改進(jìn)的開(kāi)挖方法是充分利用EBZ-220掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)，快速開(kāi)采煤層，減少爆破次數(shù)，與原有開(kāi)挖方法相比，開(kāi)挖速度提高，勞動(dòng)強(qiáng)度降低。

6.2減少爆破次數(shù)可減少巷道頂部巖體的破壞，增加圍巖的支護(hù)作用，并將排距由原來(lái)的0.9m增加到1.1m。與此同時(shí)，在綜掘設(shè)備掘進(jìn)過(guò)程中，巷道的維護(hù)也減少了，以節(jié)省后期巷道的開(kāi)挖物料成本和維修費(fèi)用。

7.經(jīng)濟(jì)效益

上述開(kāi)挖技術(shù)目前在巷道開(kāi)挖中得到推廣和不斷完善，取得了明顯成效，降低了成本，減少了生產(chǎn)工藝，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了生產(chǎn)量速度，并創(chuàng)造了安全的生產(chǎn)環(huán)境，標(biāo)準(zhǔn)化工作明顯改善。

8.結(jié)束語(yǔ)

在制定半煤巖巷道快速掘進(jìn)方案之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)一些不可控的因素進(jìn)行全面測(cè)量，要對(duì)可控因素對(duì)半煤巖巷道掘進(jìn)速率的影響進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。另外，在煤礦掘進(jìn)過(guò)程中，人的因素也是非常重要的影響因素，要持續(xù)健全人員管理制度，充分發(fā)揮出人員的能動(dòng)作用，以便增加掘進(jìn)速率。

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