李艮橋 薛華俊 薛俊龍

(1.中煤第一建設(shè)有限公司工程技術(shù)部，河北邯鄲 056002;2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083)

0 引言

煤礦井巷是煤礦人員出入和煤炭資源運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ?，所以使井巷工程快速掘進(jìn)成為煤礦高效生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。隨著煤礦井巷斷面和長(zhǎng)度的不斷增大，人工掘巷的速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化大型煤礦生產(chǎn)建設(shè)的需求，運(yùn)用綜合機(jī)械化配套設(shè)施進(jìn)行井巷掘進(jìn)已經(jīng)勢(shì)在必行。井巷工程的綜合機(jī)械化施工，不僅能實(shí)現(xiàn)井巷快速掘進(jìn)，而且能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)礦井長(zhǎng)治久安［1-5］。

1 工程及地質(zhì)概況

禾草溝煤礦副斜井井筒基巖段長(zhǎng)1533.7 m，傾角6°，垂深186.7 m，井筒凈寬5.5 m，凈高4.35 m，凈斷面積20.7 m2，屬于大斷面超長(zhǎng)斜井。主要穿過(guò)地層為:第四系、上更新統(tǒng)馬蘭組、第四系中更新統(tǒng)離石組、新近系靜樂(lè)組、中侏羅統(tǒng)直羅組、中侏羅統(tǒng)延安組、下侏羅統(tǒng)富縣組、上三疊統(tǒng)瓦窯堡組、上三疊統(tǒng)永坪組，地層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。

2 綜合機(jī)械化施工工藝

2.1 綜合機(jī)械化配套設(shè)備

根據(jù)禾草溝煤礦副斜井井筒工程特征和地質(zhì)條件，考慮所采用的施工方法，選用的主要綜合機(jī)械化配套設(shè)施有:EBZ318H型綜掘機(jī)1臺(tái)、DSJ80/2×90型皮帶運(yùn)輸機(jī)1套、YT-28型鑿巖機(jī)3臺(tái)、MQT-130型氣動(dòng)錨桿機(jī)2臺(tái)、ZQS-50型氣動(dòng)手持式錨桿機(jī)2臺(tái)、PZ-5B型噴漿機(jī)2臺(tái)、HBMD25/7.5-37S型混凝土輸送泵1臺(tái)、JS750型攪拌站1套、WC3.0型無(wú)軌膠輪車4臺(tái)、GA110-8.5型壓風(fēng)機(jī)2臺(tái)、FQW25-70型氣動(dòng)排水泵4臺(tái)、YBJ-600G型激光指向儀1臺(tái)等。

2.2 掘進(jìn)工藝

禾草溝煤礦副斜井井筒采用由三一重裝生產(chǎn)的大功率EBZ318H型掘進(jìn)機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 EBZ318H型掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)

掘進(jìn)機(jī)切割落巖程序:首先在工作面進(jìn)行掏槽，掏槽位置一般在工作面的中下部，掘進(jìn)機(jī)逐步向前移動(dòng)，切割頭切入工作面(巖石)一定深度;然后停止機(jī)器移動(dòng)，使鏟板緊貼工作面底板作為前支點(diǎn)，機(jī)尾的后支撐也同樣貼緊底板，作為后支點(diǎn)，以提高機(jī)器在切割過(guò)程中的穩(wěn)定性;最后再擺動(dòng)懸臂，切割頭切落出整個(gè)巷道的巖石。掘進(jìn)機(jī)每次截深距離為1.6 m。切割順序如圖1所示。

圖1 綜掘機(jī)切割巖石順序示意圖

2.3 出矸

在掘進(jìn)機(jī)后面安裝DSJ 80/2×90型膠帶輸送機(jī)，掘進(jìn)機(jī)的二運(yùn)在皮帶機(jī)尾上鋪設(shè)有軌道，掘進(jìn)機(jī)在工作時(shí)矸石通過(guò)二運(yùn)運(yùn)至膠帶輸送機(jī)，然后通過(guò)輸送機(jī)運(yùn)至副斜井井口。

2.4 支護(hù)

掘進(jìn)機(jī)每掘夠一個(gè)循環(huán)長(zhǎng)度后，首先進(jìn)行敲幫問(wèn)頂安全檢查，再根據(jù)井筒圍巖的穩(wěn)定性，進(jìn)行支護(hù)。斜井井筒頂部錨桿(錨索)施工采用 MQT-130型錨桿機(jī)、φ19 mm中空六角鋼釬桿、φ32 mm合金剛鉆頭鉆錨桿(索)眼;幫部錨桿使用YT-28型鑿巖機(jī)，φ22 mm中空六角鋼鉆桿，φ32 mm“一”字形合金鋼鉆頭鉆眼。錨桿眼深2400 mm(錨索眼深7900 mm)，間排距800 mm×800 mm(錨索間排距1600 mm×2400 mm)。眼深滿足要求時(shí)，鋪設(shè)金屬網(wǎng)，然后安裝錨桿，并采用PZ-5B型噴漿機(jī)噴混凝土，噴混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，噴厚120 mm;巷道砌碹混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，鋪底混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20。

2.5 輔助系統(tǒng)

2.5.1 壓風(fēng)系統(tǒng)

根據(jù)井筒掘進(jìn)各設(shè)備的耗風(fēng)量，確定在地面布置2臺(tái)GA110-8.5型空壓機(jī)壓風(fēng)，總供風(fēng)能力為40 m3/min。

2.5.2 排水系統(tǒng)

工作面采用風(fēng)泵排水至井筒內(nèi)臨時(shí)水倉(cāng)，水倉(cāng)至地面采用MD46-50×4型臥泵將水排至地面。井筒敷設(shè)φ108×4 mm排水管一趟，排水管路吊掛在巷道一側(cè)。

2.5.3 供水系統(tǒng)

為滿足錨桿(索)施工、噴漿和綜掘機(jī)掘進(jìn)噴霧用水，在井筒敷設(shè)一趟φ57×3.5 mm的供水管，地面設(shè)置加壓水泵向工作面供水，以保證各機(jī)具的正常用水。

2.5.4 通風(fēng)系統(tǒng)

為了保證工作面的風(fēng)量充足，通風(fēng)布置方式采用“長(zhǎng)壓、短抽”混合方式。副斜井井筒長(zhǎng)度在1000 m以內(nèi)時(shí)，主導(dǎo)通風(fēng)機(jī)(壓入式)選擇2臺(tái) FBDNO7.1/2×45型對(duì)旋風(fēng)機(jī)，選用一套φ1000 mm PVC阻燃風(fēng)筒，風(fēng)筒采用錨桿鉛絲懸掛，風(fēng)機(jī)安設(shè)在井口20 m以外的安全地點(diǎn);在掘進(jìn)機(jī)后方安設(shè)濕式除塵器，除塵器配套風(fēng)機(jī)采用抽出式，濕式除塵器配套FBDCNO6.3/2×15 kW局扇配φ600 mm負(fù)壓風(fēng)筒，進(jìn)風(fēng)口距工作面迎頭2 m～5 m，出風(fēng)口距工作面25 m～35 m。

2.5.5 綜合防塵系統(tǒng)

在地面修建水池，井筒內(nèi)敷設(shè)供水管路(兼作防塵管)，管路上每50 m設(shè)置灑水三通，安設(shè)灑水或噴霧設(shè)施。并派專人定期沖洗巷道，保持巷道無(wú)積塵。對(duì)井下掘進(jìn)工作面、回風(fēng)流、卸載點(diǎn)進(jìn)行噴霧灑水，凈化風(fēng)流。

3 勞動(dòng)組織和設(shè)備管理

井筒掘進(jìn)采用“四八交叉制”掘噴平行循環(huán)作業(yè)方式組織施工，三掘一噴。每個(gè)掘進(jìn)班組循環(huán)進(jìn)尺2.4 m，圓班循環(huán)進(jìn)尺為7.2 m，正規(guī)循環(huán)率85%，每月平均進(jìn)尺為153 m。每個(gè)班組作業(yè)前，保證各種配套施工設(shè)備完好和有備用，以便損壞時(shí)，設(shè)備能及時(shí)修復(fù)或更換，每個(gè)工序結(jié)束時(shí)要及時(shí)檢修設(shè)備。

4 施工進(jìn)度

禾草溝副斜井井筒自進(jìn)入基巖段施工以來(lái)，各項(xiàng)工作都正常開展，未發(fā)生過(guò)任何安全事故，實(shí)現(xiàn)斜井的安全快速掘進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯，施工進(jìn)度如表2所示。由表2可得，禾草溝副斜井井筒開挖月平均進(jìn)尺為153 m，最高月進(jìn)尺為227 m。

表2 禾草溝副斜井井筒施工進(jìn)度表

5 結(jié)語(yǔ)

1)禾草溝煤礦大斷面超長(zhǎng)斜井采用綜合機(jī)械化配套施工，改變了傳統(tǒng)的鉆眼爆破掘進(jìn)工藝，實(shí)現(xiàn)了斜井的安全快速掘進(jìn)，取得了最高月進(jìn)227 m的好成績(jī)，并大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了施工對(duì)圍巖的擾動(dòng)與破壞，光面成型好，有利于支護(hù)，對(duì)其他大斷面超長(zhǎng)斜井施工極具借鑒意義。

2)小功率掘進(jìn)機(jī)一般在煤巷或半煤巖中掘進(jìn)效率較高，在巖石巷道或硬巖中不能發(fā)揮較大作用。EBZ318H型大功率掘進(jìn)機(jī)專門針對(duì)巖石巷道研發(fā)，在硬巖中掘進(jìn)效果明顯，但配件消耗量較大，需經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

［1］馬金錄，王成恩，盧新華.立井井筒機(jī)械化配套快速施工技術(shù)［J］.煤炭科技，2011(1):74-75.

［2］張 赫.煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009(32):34.

［3］劉正茂.淺談綜合機(jī)械化在煤礦開采上的應(yīng)用［J］.中小企業(yè)管理與科技，2009(16):242.

［4］肖東興，張五一.深井軟巖巖巷綜合機(jī)械化快速施工及支護(hù)技術(shù)［J］.中國(guó)礦山工程，2011，40(5):47-50.

［5］趙永年，張斗斤.巖巷機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)在九里山礦的應(yīng)用［J］.中州煤炭，2011(1):52-54.