岩巷综掘快速掘进技术研究与应用
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作者: 王金波 邓伦著
【摘要】岩巷快速掘进技术是通过实现综掘工艺中掘、支、运三大工序的掘锚一体化、支护合理化、装运机械化及其之间的优化配置，从而最大限度提高单进水平和劳动效率，改善安全环境和工程质量，降低巷道成本的实用技术。本文对岩巷快速掘进技术的实现进行研究分析。
【关键词】岩巷;快速掘进;综掘机械化
引 言
海孜煤矿位于淮北煤田临涣矿区北部，井田被落差为100～300m的吴坊断层切割成两个区，即三角区（西部井）和东西区（大井）。三角区在平面上呈三角形，另外两边分别是落差在1000m以上的大马家断层和落差在500m以上的大刘家断层。西部井于2001年建成投产，自成体系独立成井。生产中，中小型断层极其发育，巷道揭露断层密度高达3.9条/百米，实施三维地震勘探，共发现3m以上的断层153条，独立断点25个，组合断层最大延展长度近700m，断层密度30条/Km2。
西部井83采区是103采区的接替采区，根据采场接替安排，原计划2014年8月投产。由于103采区地面村庄压煤的问题短时间内得不到解决，要求83采区必须于2013年8月前具备投产条件，开拓准备工程变得十分紧张。这一问题引起了集团公司领导和有关部门的高度重视，将83采区开拓准备工程列为今年的重点工程，并多次下矿指导工作，提出了在83采区运输石门推行岩巷综掘工艺的要求
1、 岩巷快速掘进的技术措施
1.1从巷道设计入手，优化巷道布置方式，选择合理的巷道层位，确定合理经济的巷道断面。通过优化，一方面简化了后运排矸系统，施工83采区煤仓作为综掘矸石仓，使83采区运输石门通过矸石仓直接与大巷相连，完善了岩巷综掘连续化排矸系统；另一方面，根据巷道用途、服务年限、设备布置等，确定最经济合理的巷道断面及支护形式，83采区运输石门净宽4m，净高3.4m，半圆拱形断面，锚网喷支护形式。
1.2整治综掘路线。由于西部井以往均采用炮采炮掘工艺，大巷架线运输系统、供电系统、巷道断面等均满足不了综掘施工需要。为此，我们下决心对巷道及各个系统进行了改造和整治。一是整合了供电系统，对变电所进行扩容，更换电缆，提高了供电等级；二是对进综掘机沿途巷道进行了刷大，特别是巷道拐弯处、交叉处，使巷道断面及曲率半径满足进综掘设备需要；三是整治大巷运输线路，提高了架线高度，并对铺轨进行了整治，确保了运输路线畅通、可靠。
1.3加强综掘人员培训。提前抽调一部分职工到综掘机厂家参加培训，并到煤巷综掘队学习实践，熟悉和掌握综掘施工工艺，培养综掘技术熟练工。
2、优化劳动组织，创新施工方法
83采区运输石门今年被集团公司列为重点工程，巷道设计总长度900米，穿层施工，从10煤顶板穿至9煤，主要岩性为泥岩、砂岩、粉砂岩，岩石硬度系数平均f=6-8，比较适合岩巷综掘。经过前期精心准备，今年5月份正式在83采区运输石门安装使用上海创力公司生产的EBZ-315（A）型悬臂式掘进机施工。在施工过程中，集团公司领导和有关部门给予了密切关注，多次亲临现场指导施工，从施工组织、安全管理、技术管理、设备管理等多方面给予指导，帮助解决临时支护、防尘降尘、排淤排水等管理上的难点问题。虽然推行岩巷综掘仅有三个月，但凭借着薄煤层半煤巷综掘的成熟经验，很快形成了一套自己的管理方法和制度，有力保障了岩巷综掘的顺利推进。
2.1优化作业方式，提高施工进度
在岩巷综掘机刚投入使用时，采取“三掘、一喷、一检”的循环作业方式，即采取“四六制”作业方式，早6点、晚6点、夜23点三个班进尺，中午11点班喷浆加检修。由于进尺班施工时间少，进尺量也相应减少，加之检修间隔时间长，导致综掘机故障率较高，直接制约了生产。
针对施工过程中出现的问题，经反复摸索比较，创新提出了“三掘、两喷、两检”交叉作业方式。即进尺班采用“三八制”作业方式，两个喷浆班分别于11点和21点开始喷浆，喷浆地点滞后迎头50m，做到掘进、喷浆平行交叉作业。检修人员实行两检制度，每个小班都有两名机电工现场跟班，综掘机运行前先对所有设备进行检查，时间一小时，确保迎头掘进期间设备都能正常运转。正常截割两排锚杆排距后，综掘机后退，迎头开始施工锚杆，同时机电工再次对设备进行检修。通过循环作业方式的创新，综掘单进大幅提高，每小班进尺超过4排锚杆3.2m。
2.2合理劳动定员，力求最大效率
83运输石门由掘进三区9队施工，刚上岩巷综掘时，由于经验不足，认识不充分，唯恐人员不足影响施工进度，从其他队抽调一批人员充实到该队，人员多达108人，施工过程中不仅杂乱，而且导致窝工，施工效率低。后经逐步优化，按正规循环作业配备人员，将该队人员精简至84人，分为3个进尺班，2个喷浆班，1个杂工班。进尺班人员每班15人，共45人。喷浆班每班11人，共22人。杂工班17人，负责日常的下料、运料、清理文明环境、挖砌水沟、接风水管、机修、小班检修等工作。机电检修任务由区机电队统一负责，承担全区的机电设备检修工作。
2.3创新除尘方式，改善作业环境
岩巷综掘机截割期间，产生的粉尘量很大，作业环境差，对职工身体造成很大伤害。为改善职工作业环境，减少职业伤害，在淮北矿业职能处室的指导下，我们积极开展粉尘治理试验，多措并举，取得了较好的效果。
掘进期间采用长压短抽混合通风方式，压入式通风采用两台2×15Kw对旋局扇供风，供风能力160～450m3/min，一台使用，一台备用；抽出式通风采用两台2×11Kw对旋除尘风机，吸风能力260m3/min。风筒通过托架固定在二运和综掘机上，紧跟综掘机摇臂，除尘风机安装在皮带机可伸缩机尾上，并通过刚性连杆与二运相连，保证在综掘机和二运行进期间除尘风机可以同时前进，避免了多次延接风筒。
工作面掘进期间，在除尘风机处将压入式风筒断开，开启除尘风机除尘，配合综掘机内外高压喷雾，综掘机正副司机佩戴正压呼吸面罩，将迎头高浓度粉尘与综掘机正副司机隔离。另外在一运、二运转载点上方分别安装了高压喷雾，在巷道中安装3道捕尘网，配合高压喷雾，形成3道高压水幕，将除尘机排出的经初步过滤的粉尘与后路的人员隔离。在迎头和回风流中安装两台粉尘监测探头，实时监控粉尘浓度。通过对粉尘的综合治理，大大降低了了粉尘危害，为现场施工人员创造了一个良好的工作环境。
3、岩巷综掘实施效果
虽然我矿岩巷综掘上马时间短，但岩巷综掘的优势和作用已明显发挥出来，取得了较好成绩。
1、掘进速度明显提高。5月中上旬岩巷综掘机安装并试运转，后半月完成进尺72m，6月份完成进尺246m，以后几个月份基本稳定在180米左右。
2、掘进效率明显提高。以前两个炮掘岩巷队同时进尺，加起来平均一个月进尺140m，需用人数130人。采用岩巷综掘工艺后，一个队进尺远远超过两个炮掘队进尺，而需用人数仅84人。掘进工效大幅提高。
3、掘进速度的大幅提高，大大缩短了采区准备时间，有效缓解了采区接替紧张的局面，保障了矿井持续健康稳定发展。
4、使用岩巷综掘机掘进，巷道成型好，减少了对围岩的震动破坏，有利于增强围岩自身的承载能力和整体稳定性，支护效果好，施工安全系数大大提高。
5、推行岩巷综掘及后运连续化工艺，提高了掘进机械化率，降低了职工的劳动强度，煅炼了队伍素质和水平，为今后岩巷综掘工艺的推广奠定了坚实的基础，同时也对其他队伍建设起到了示范性作用。
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