徐公榮

(1.北京天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司，北京100013;2.鄂爾多斯市天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017000)

目前，我國普通綜掘機所適應(yīng)的巷道傾角大多在±18°范圍內(nèi)。對于傾角較大條件下的斜巷一般采用專用掘進(jìn)機掘進(jìn)，但其適用條件有限，施工時限制條件較多，對于復(fù)雜的現(xiàn)場施工條件適應(yīng)性較差。因此，通過采取合理施工方案，將普通掘進(jìn)機應(yīng)用于復(fù)雜條件下的巷道掘進(jìn)工程中，對提高巷道掘進(jìn)效率、降低施工費用具有重要意義。

1 工程概況

大飯鋪煤礦5號、6號煤層間距平均約為28m，5煤層1510工作面為該礦的首采工作面，其設(shè)計施工的2條聯(lián)絡(luò)斜巷自6號煤層的北翼輔助運輸大巷穿層至5號煤層的1510工作面輔助輸送機巷和膠帶輸送機巷，聯(lián)絡(luò)巷道以25°的傾角上山掘進(jìn)，斜長為66m，具體如圖1所示。

圖1 聯(lián)絡(luò)巷位置

聯(lián)絡(luò)斜巷設(shè)計為拱形，掘進(jìn)斷面積13.74m2，高3.8m，寬4.2m;巷道采用螺紋鋼錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴漿支護(hù)，巷道自下而上穿層經(jīng)過泥質(zhì)砂巖、黏土巖及砂巖層，5號、6號煤層處煤巖層柱狀圖如圖2所示。

聯(lián)絡(luò)斜巷設(shè)計坡度達(dá)25°，對于普通掘進(jìn)機無法進(jìn)行正常掘進(jìn)。目前，針對此類條件下的巷道掘進(jìn)多采用傳統(tǒng)的鉆爆法施工。該種方法存在一定的缺點與不足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

圖2 聯(lián)絡(luò)巷綜合柱狀

(1)工人勞動強度大。

(2)掘進(jìn)巷道中過大的坡度造成工人施工困難，施工過程中安全隱患較大。

(3)根據(jù)前期施工過程中巷道圍巖的揭露情況可知，巷道圍巖的巖性較差，巖層內(nèi)部裂隙、節(jié)理發(fā)育，導(dǎo)致炮眼施工困難，施工進(jìn)度緩慢，且巷道掘后難以控制，支護(hù)質(zhì)量難以保證。

(4)鉆爆法施工過程中，落矸塊度較大，容易損壞系統(tǒng)設(shè)備。

(5)施工結(jié)束后，需增加輔助運輸系統(tǒng)，掘進(jìn)機才能進(jìn)入巷道施工。

2 掘進(jìn)技術(shù)及施工工藝

2.1 技術(shù)條件

針對普通掘進(jìn)機施工角度的局限性，為將普通掘進(jìn)機應(yīng)用于大傾角斜巷施工，提出在掘進(jìn)面小范圍內(nèi)提供一個滿足掘進(jìn)機掘進(jìn)施工角度的操作平臺的思路。需解決以下問題:

(1)在傾角為25°的聯(lián)絡(luò)斜巷中，為掘進(jìn)機提供傾角小于12°(或不大于18°)且長度大于12m的施工操作平臺。

(2)通過采取相應(yīng)的技術(shù)措施，防止掘進(jìn)機在大坡度條件下的掘進(jìn)過程中下滑，同時保證掘進(jìn)機本身及下方通道的安全。

(3)保證掘進(jìn)工作面的煤矸運輸安全，防止飛矸傷人。

2.2 設(shè)備參數(shù)

工程采用EBZ－160型懸臂式掘進(jìn)機，其主要參數(shù)如表1所示。

表1 EBZ－160型掘進(jìn)機參數(shù)

2.3 施工工藝

2.3.1 施工方案

利用巷道掘進(jìn)過程中產(chǎn)出的煤、矸配合廢舊道木、金屬網(wǎng)等在掘進(jìn)機底部堆積長度不小于12m，坡度不大于12°的施工平臺，施工斜巷傾角不得大于25°，以防施工平臺的穩(wěn)固性受到影響。斜巷長度一般不得過長，以不超過100m為宜，更適合普通小聯(lián)絡(luò)斜巷的應(yīng)用，可實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)斜巷與工作面巷道、大巷采用同一部掘進(jìn)機連續(xù)掘進(jìn)，見圖3。該平臺及后續(xù)運輸系統(tǒng)應(yīng)隨掘進(jìn)機的推進(jìn)而前移，見圖4。掘進(jìn)機截割下來的煤矸用人工運到自滑溜槽，到40T鏈板機上運走。擋矸板用20mm厚的木板或廢舊膠帶用鐵釘釘?shù)綀A木立柱上。

圖3 聯(lián)絡(luò)斜巷掘進(jìn)機施工作業(yè)措施

2.3.2 施工工藝流程

將掘進(jìn)過程中產(chǎn)出的煤矸墊入掘進(jìn)機底部，從而形成可正常施工的操作平臺，其中，變坡施工25°上山時需將巷道底板按不大于12°的坡度截割，最終形成掘進(jìn)機工作的施工平臺。安裝采用3m長40T鏈條作為掘進(jìn)機安全索，并將其固定在巷道兩幫底部錨桿上，與掘進(jìn)機連接;沿上山掘進(jìn)，前移擋矸網(wǎng)，并沿自滑溜槽、鏈板機溜槽支護(hù)成巷。

圖4 聯(lián)絡(luò)斜巷擋矸板布置

2.3.3 安全技術(shù)措施

(1)為保證掘進(jìn)機工作時施工平臺的穩(wěn)定性，將掘進(jìn)機施工過程中產(chǎn)生的浮煤、浮矸利用掘進(jìn)機的自重和后支撐的壓力壓實。使用引水槽或水管將掘進(jìn)工作面的涌水引出施工平臺。

(2)在掘進(jìn)過程中，掘進(jìn)機后方需設(shè)置安全警戒，禁止人員通行。在掘進(jìn)機前方，左右各增加1道輔助固定安全索，其允許有效活動長度為3m，以限制掘進(jìn)機的后退距離，防止平臺垮塌后掘進(jìn)機出現(xiàn)下滑。

(3)充分發(fā)揮掘進(jìn)機本身的后支撐作用。掘進(jìn)機在切割煤 (巖)時，后支撐應(yīng)處于受力狀態(tài)，以保證掘進(jìn)機的穩(wěn)定。

(4)施工現(xiàn)場備有不少于3m3的廢舊道木和一定量廢舊鋼筋網(wǎng)，當(dāng)掘進(jìn)機后支撐下方浮煤不足時，用舊道木及時鋪墊，同時在煤矸中適當(dāng)預(yù)埋一些廢舊鋼筋網(wǎng)，以增加煤矸的下滑阻力和施工平臺的穩(wěn)固性，尤其防止施工平臺后方的自然垮落。

(5)掘進(jìn)機退機、停機時，切割頭必須落地，以增加下滑阻力。

(6)掘進(jìn)機施工平臺后方，掛擋矸簾防止飛矸傷人。平臺的一側(cè)用于溜矸，另一側(cè)用于行人和運料。

3 施工效果分析

通過設(shè)置小角度的施工平臺以及一系列施工安全保障措施，首次實現(xiàn)了普通掘進(jìn)機在大坡度斜巷掘進(jìn)中的應(yīng)用。

在1510工作面輔助運輸巷聯(lián)絡(luò)斜巷的實際施工中，66m的斜巷施工只用13d，其中巖巷40m，半煤巖巷26m，平均進(jìn)度達(dá)到5m/d，安全順利地完成了施工任務(wù)，且在復(fù)雜巖性條件下保證了巷道成形，工程質(zhì)量較好，實現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)社會效益，在相似條件下的施工工程中有極大推廣價值。

4 結(jié)論

(1)普通掘進(jìn)機臺階式掘進(jìn)法避免了傳統(tǒng)大傾角斜巷鉆爆掘進(jìn)帶來的操作難度大、勞動強度高、安全隱患多和成巷質(zhì)量差等問題，同時保證了良好的成巷效果和較高的施工效率，為大傾角斜巷掘進(jìn)提供了一種新的施工模式。

(2)普通掘進(jìn)機臺階式掘進(jìn)法的施工關(guān)鍵:臨時性施工平臺與水平的夾角應(yīng)小于12°(或不大于18°)，以保證平臺搭建后的穩(wěn)固性。

(3)普通掘進(jìn)機臺階式掘進(jìn)法特別適用于小斷面大傾角聯(lián)絡(luò)斜巷的推廣應(yīng)用，可實現(xiàn)一部掘進(jìn)機在斜巷、平巷、大巷的連續(xù)施工，避免了專用掘進(jìn)機設(shè)備的購置和改造的投入，具有極大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

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