摘 要：針對(duì)屯蘭礦12501皮帶巷的施工情況，對(duì)先進(jìn)設(shè)備的推廣使用、機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)、泡沫降塵裝置、過地壘構(gòu)造、大傾角巷道掘進(jìn)、沿空掘巷的支護(hù)、高突區(qū)瓦斯治理的技術(shù)的分析、總結(jié)，經(jīng)實(shí)踐論證取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，可為其它工作面的高效掘進(jìn)提供參考。

關(guān)鍵詞：巷道掘進(jìn)；技術(shù)推廣；試驗(yàn)；研究

前言

歷年來，屯蘭礦以往的機(jī)掘隊(duì)施工順槽巷道普通使用S-100，S-200，EBZ135型掘進(jìn)機(jī)割煤，SJ-80，SJ-650型膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，順槽運(yùn)料都是以人工拉大平車運(yùn)料等。工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、工效較低、安全系數(shù)不高、月進(jìn)尺上不去，致使一度時(shí)期銜接緊張，“四量失衡”。經(jīng)礦有關(guān)部門研究，在施工12501皮帶巷時(shí)，將設(shè)備全面更新，支護(hù)技術(shù)、施工工藝進(jìn)行了試驗(yàn)、探索，同時(shí)在施工中遇到緊鄰采空區(qū)、斷層構(gòu)造帶、大斷面大傾角巷道的掘進(jìn)，以及高瓦斯突出的困難。

12501皮帶巷于2012年2月20日搬家安裝，2月23日開始施工，于9月3日已施工到位，總進(jìn)尺為1596m，還有196m的切眼，2個(gè)避難硐室?？偨Y(jié)施工中的技術(shù)問題，共得出九項(xiàng)技術(shù)推廣及研究。經(jīng)實(shí)際工作取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

12501皮帶巷掘進(jìn)工作面概況：巷道設(shè)計(jì)長度1596m，傾角1-6°，斷面凈高3.5m，凈寬4.8m，右?guī)途o鄰12503采空區(qū)，凈煤柱留設(shè)15m，施工中揭露6條大斷層，為解決回采時(shí)的困難，施工Ⅱ 切眼，950m處遇斷層帶時(shí)，搬家一次。在工作面設(shè)計(jì)及設(shè)備選型時(shí)考慮用一部皮帶拉到位、斷面、掘進(jìn)切割速度、長距離運(yùn)料、瓦斯等因素，經(jīng)考查分析其它礦的使用情況，在該工作面使用了以下新設(shè)備。

1 推廣使用EBZ160型掘進(jìn)機(jī)

EBZ160型大功率掘進(jìn)機(jī)，最大定位截割斷面可達(dá)24m2，截割硬度為80MPa，坡度18°，（沈陽北方重礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)），該機(jī)適用于煤巷或半煤巖巷及軟巖的巷道掘進(jìn)。使用該型掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)速度大大提高，原使用EBZ135型掘進(jìn)機(jī)割一個(gè)循環(huán)需40min，現(xiàn)在需25min。設(shè)備故障率降低，爬坡能力增強(qiáng)，適應(yīng)性能較強(qiáng)，極大地提高了生產(chǎn)效率。EBZ160掘進(jìn)機(jī)相比EBZ135型掘進(jìn)機(jī)各方面性能較好，可以建議推廣應(yīng)用。

2 推廣使用DSJ80/40/2×75KW型膠帶輸送機(jī)

DSJ80/40/2×75KW型膠帶輸送機(jī)，設(shè)計(jì)運(yùn)輸長度1800m，采用2×75kw電機(jī)驅(qū)動(dòng)。12501皮帶巷設(shè)計(jì)長度1596m，還有200m的準(zhǔn)備巷，共計(jì)1796m.并且該巷道有4段坡度較大，加大了設(shè)備負(fù)荷。通過加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)、檢修，解決了長距離運(yùn)輸?shù)碾y題。以前，使用兩部SJ-80皮帶運(yùn)輸，現(xiàn)在僅用一部DSJ80皮帶即可，減少了崗位人員、安設(shè)設(shè)備等問題，另外，設(shè)備的維護(hù)量也大大減輕。

3 推廣運(yùn)用WC3Y（B）防爆柴油機(jī)無軌膠輪車

該型無軌膠輪車是國內(nèi)目前唯一用于順槽中大坡度長距離運(yùn)輸車輛。主要用于高產(chǎn)高效礦井工作面順槽中運(yùn)輸物料及小型設(shè)備。以防爆柴油機(jī)發(fā)動(dòng)力，采用整體剛性焊接車架、液壓機(jī)械式傳動(dòng)。6×6全輪驅(qū)動(dòng)，全液壓操縱，滑移轉(zhuǎn)向、啟動(dòng)及保護(hù)為氣壓式啟動(dòng)電保護(hù)，運(yùn)速快、爬坡能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)，安全高速、運(yùn)輸成本低。經(jīng)使用解決了煤礦長期以來順槽中物料及小型設(shè)備運(yùn)輸?shù)睦щy。以前每班6人8h運(yùn)料，現(xiàn)在僅3人2h運(yùn)料，特別是1600m長的巷道，使用膠輪車，確實(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了生產(chǎn)水平。此型膠輪車比以前的膠輪車又作了進(jìn)一步的更新，井下的適應(yīng)更強(qiáng)。

4 試驗(yàn)應(yīng)用ZLJ-10/21機(jī)載臨時(shí)支護(hù)裝置

在屯蘭礦首次實(shí)驗(yàn)使用機(jī)載臨時(shí)支護(hù)裝置。安裝：取下原掘進(jìn)機(jī)升降油缸的前銷、后銷，換上長銷子，就可以裝兩邊的油缸和主架，再裝頂梁架，在安裝過程中，把油缸裝上，才便調(diào)整。操作時(shí)經(jīng)掘進(jìn)機(jī)操作閥組的溢流閥經(jīng)分流集流閥分流到臨時(shí)支護(hù)的操作閥上的雙入雙向鎖，雙向鎖打開進(jìn)入油缸，主機(jī)打開升起，頂梁打開升起，主機(jī)升高，直至所需的高度、角度至停止。

掘進(jìn)迎頭臨時(shí)支護(hù)安全問題是困擾煤礦生產(chǎn)的一項(xiàng)技術(shù)難題，試驗(yàn)運(yùn)用機(jī)載超前支護(hù)，適應(yīng)井下現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，保證安全施工。該機(jī)載超前支護(hù)系統(tǒng)裝配在掘進(jìn)機(jī)的中上部，選位合理，配套簡(jiǎn)便，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的改造量很小，不干擾掘進(jìn)機(jī)的動(dòng)作和截割作業(yè)功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化支護(hù)作業(yè)，降低了工人施工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了掘進(jìn)效率，使錨桿支護(hù)工的安全得到了有效的保護(hù)。

效果分析：（1）不使用臨時(shí)支護(hù)，一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)只能施工一排進(jìn)尺，而使用了臨時(shí)支護(hù)，一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)可以施工兩排，緊縮了工作面人員的作業(yè)時(shí)間；（2）能有效及時(shí)控制頂板，保證了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的安全。

5 試驗(yàn)應(yīng)用泡沫降塵裝置

經(jīng)與中國礦大湯博士合作，在12501工作面試驗(yàn)泡沫降塵裝置。原理：在掘進(jìn)機(jī)上設(shè)計(jì)了泡沫噴頭及支架，多個(gè)噴頭同時(shí)作業(yè)，提高降塵效果。發(fā)生機(jī)理是含有發(fā)泡劑的水和壓縮空氣在發(fā)泡器的作用下，通過射流、卷吸等作用形成高效的凈化泡沫。噴射的泡沫呈扇形噴射，擴(kuò)散角度120°以上。

該降塵裝置與現(xiàn)有的降塵技術(shù)相比，泡沫降塵裝置可覆蓋到產(chǎn)塵源處，會(huì)形成無空隙的泡沫體罩住塵源，可有效阻止粉塵向外界擴(kuò)散，泡沫具有攔截、濕潤、黏附、沉降粉塵的優(yōu)良作用。可以 集所有與之相接觸的塵粒，尤其是對(duì)呼吸性粉塵具有很強(qiáng)的凝聚力，且耗水量少，具有良好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

泡沫降塵效率達(dá)到75%以上，有效改善了作業(yè)環(huán)境，提高了采掘效率，促進(jìn)了掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)度和時(shí)間的有效利用。

經(jīng)近兩個(gè)月的實(shí)測(cè)，泡沫降塵效果很好，全塵和呼吸性粉塵降塵率分別達(dá)到82.63%和78.53%，分別是噴霧降塵的2.11倍和1.86倍。

礦用降塵泡沫發(fā)泡劑的型號(hào)：KJCF-Ⅰ（礦大研制）

6 工作面過地壘構(gòu)造的技術(shù)研究

巷道從620-950m，長度約330m之間共揭露6條大斷層，將巷道整體抬高，屬于地壘構(gòu)造。經(jīng)參考鄰近巷道的施工情況，作了工藝上調(diào)整。

根據(jù)以往掘進(jìn)工作面遇到斷層，首先采取上坡或下坡施工找煤，沿煤層掘進(jìn)，當(dāng)遇到連續(xù)幾個(gè)斷層或斷層帶時(shí)，會(huì)造成掘進(jìn)巷道起伏不平，以致會(huì)對(duì)運(yùn)輸和通風(fēng)等造成一定的影響。由于地壘斷層形成小的斷層群，因此，必須掌握斷層群的產(chǎn)狀，以至在掘進(jìn)過程中通過采取臥底或挑頂提前調(diào)整工作面底板坡度等措施，保證安全順利穿過斷層群。

根據(jù)地測(cè)科提供的地質(zhì)預(yù)報(bào)，12501皮帶巷在掘進(jìn)期間預(yù)計(jì)當(dāng)前位置向前60m處會(huì)遇到落差為2.0m、3.8m、8.0m的斷層，形成地壘斷層，要求施工隊(duì)組在遇斷層后下山施工巷道，不沿煤層施工，遇8.0m斷層后下坡見煤施工，解決了巷道起伏大的問題、巷道掘進(jìn)運(yùn)輸設(shè)備的安裝困難，以及通風(fēng)不暢等問題。

經(jīng)濟(jì)效益分析：過地壘斷層時(shí)，掘進(jìn)巷道大部分是巖巷，雖然施工困難，掘進(jìn)速度慢，但所形成的巷道對(duì)于運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷來講，有利于巷道運(yùn)輸和通風(fēng)安全，避免了巷道拉底的工程，以及重復(fù)施工的問題。運(yùn)輸大巷平緩時(shí)，可減少運(yùn)輸設(shè)備的安裝，提高了運(yùn)輸安全系數(shù)；對(duì)通風(fēng)巷道可降低通風(fēng)阻力，給良好的通風(fēng)系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。

7 大傾角巷道掘進(jìn)的技術(shù)研究

12501皮帶巷從1290m開始上山直至1596m，煤層的傾角為14°。以往采用EBZ135型掘進(jìn)機(jī)施工12501軌道巷時(shí)，由于巷道坡度較大，施工過程存在一定難度，掘進(jìn)機(jī)行走不動(dòng)。但在該巷道采用EBZ160型掘進(jìn)機(jī)，該型機(jī)的爬坡能力18°。施工時(shí)采取在 帶下墊木頭，每次割煤必須將后自承油缸伸出，確保穩(wěn)定，保證掘進(jìn)機(jī)不后退；巷道高度可適當(dāng)增高，支護(hù)可沿頂板，但底板可適當(dāng)放緩，以此掘進(jìn)機(jī)便于行走。上山掘進(jìn)一段，再平掘一段，便于膠帶鋪設(shè)，膠帶輸送機(jī)用調(diào)高架支承，適應(yīng)起伏變化的巷道，這樣在最短的工期將巷道施工完畢。

8 高突區(qū)瓦斯治理的技術(shù)研究

屯蘭礦自2011年鑒定為煤與瓦斯突出礦井，在瓦斯治理上具體采取“一面一策”的辦法。由瓦斯地質(zhì)預(yù)報(bào)提供12501皮帶巷掘進(jìn)期間預(yù)計(jì)絕對(duì)瓦斯涌出量8-10m3/min 。

8.1局部通風(fēng)風(fēng)排瓦斯措施：使用兩臺(tái)2×55KW對(duì)旋式局部通風(fēng)機(jī)（一用一備），局部通風(fēng)機(jī)必須實(shí)行“五專一化一切換”功能，使用￠100mm風(fēng)筒供風(fēng)，迎頭風(fēng)量不低于600m3/min。

8.2 掘進(jìn)預(yù)抽措施

掘進(jìn)期間，預(yù)計(jì)絕對(duì)瓦斯涌出量8-10m3/min，由于南五盤區(qū)2﹟煤層具有突出危險(xiǎn)性，2#煤層巷道施工過程中必須采取順層鉆孔預(yù)抽煤巷，條帶煤層瓦斯的區(qū)域性防突措施經(jīng)區(qū)域措施效果檢驗(yàn)有效后方可施工。掘進(jìn)過程中執(zhí)行區(qū)域驗(yàn)證和安全防護(hù)措施。具體如下：

區(qū)域性防突措施：在巷道兩幫施工鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)參數(shù)長×寬×高=5×4×3m，在鉆場(chǎng)及迎頭施工順層抽采鉆孔，鉆孔控制范圍為巷道兩幫各15m，鉆孔沿巷道中心線水平投影長度不小于100m，鉆孔終孔間距3m，鉆孔孔徑不小于113mm.可使用地面永久系統(tǒng)進(jìn)行抽采，抽采管徑聯(lián)低說250mm。

區(qū)域措施效果檢驗(yàn)：當(dāng)預(yù)抽率 40%后進(jìn)行效果檢驗(yàn)，檢驗(yàn)指標(biāo)為殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量。每隔20-30m布置一個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)，當(dāng)實(shí)測(cè)殘余瓦斯壓力 0.74MPa和殘余瓦斯含量8m3/t 時(shí)，措施有效，可以掘進(jìn)，否則措施無效，此檢驗(yàn)測(cè)點(diǎn)周圍半徑100m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域均判定為措施無效，即為突出危險(xiǎn)區(qū)，需采取延長抽采時(shí)間或抽采鉆孔的補(bǔ)充措施直至措施有效為止；如檢驗(yàn)期間在煤層中進(jìn)行鉆孔等作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了噴孔、頂鉆及其它明顯突出預(yù)兆時(shí)，發(fā)生明顯突出預(yù)兆的位置周圍半徑100m內(nèi)得預(yù)抽區(qū)域判定為措施無效，所在區(qū)域煤層仍屬突出危險(xiǎn)區(qū)。

區(qū)域驗(yàn)證：驗(yàn)證方法為鉆屑指標(biāo)法、R指標(biāo)法。工作面進(jìn)入預(yù)抽有效區(qū)域椒立即連續(xù)進(jìn)行至少兩次區(qū)域驗(yàn)證；工作面每推進(jìn)10--50m至少進(jìn)行兩次區(qū)域驗(yàn)證；在構(gòu)造破壞帶進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證；只要有一次區(qū)域驗(yàn)證為突出危險(xiǎn)或超前鉆孔等發(fā)現(xiàn)了突出預(yù)兆，則該區(qū)域以后的作業(yè)均應(yīng)執(zhí)行“四位一體”的局部防突措施。

當(dāng)區(qū)域驗(yàn)證為無突出危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取安全防護(hù)措施后進(jìn)行作業(yè)。安全防護(hù)措施主要包括：反向風(fēng)門、壓風(fēng)自救、避難硐室、隔爆水袋。

一次區(qū)域性措施允許的距離為最短鉆孔沿巷道中心線的水平投影長度減去20m。

8.3 該工作面巷道每500m施工了一個(gè)避難硐室。施工了兩組防突門。

8.4 當(dāng)遇斷層前20m施工一個(gè)鉆場(chǎng)，進(jìn)行打鉆預(yù)抽。有效防止揭露斷層時(shí)因煤體幫而造成探頭報(bào)警。

9 沿空施工大斷面煤巷支護(hù)技術(shù)研究

12501皮帶巷緊鄰12503工作面采空區(qū)，凈煤柱15m，巷道斷面凈高3.5m 、凈寬4.8m。

施工中巷道變型，兩幫擠壓，底鼓嚴(yán)重，由實(shí)地觀察，兩幫移近量200-300mm，嚴(yán)重處達(dá)500mm。

靠采空區(qū)一幫采取錨網(wǎng)支護(hù)，幫錨索補(bǔ)強(qiáng)，幫錨桿間排距800×900mm，規(guī)格￠20×1800mm的螺紋剛錨桿，一根樹脂錨固劑CK2380錨固。幫錨索規(guī)格￠17.8×4300mm，每兩排打一根，用￠10圓鋼托架首尾相連，間排距2490×1900mm，三花布置，采用一根CK2380和一根K2380樹脂錨固劑錨固，距頂板不大于800mm，距底板不高于1200mm，墊片為200×200×10mm.后期頂錨索墊片為250×250×10mm。

巷道從開口到600m沿線頂幫每隔100m安設(shè)一組多點(diǎn)位移儀，每隔50m安設(shè)一組頂板離層儀，并且每10m對(duì)巷道布點(diǎn)進(jìn)行定期觀察。

經(jīng)過對(duì)整個(gè)巷道施工全過程觀察、積累的數(shù)據(jù)分析，經(jīng)更改后的支護(hù)方式，一是比較合適的滿足支護(hù)需求；二是提高了施工進(jìn)度。

10 結(jié)語

12501皮帶巷的施工相對(duì)來講，各方面的技術(shù)含量較高，現(xiàn)代化的程度也較高，其代表目前綜掘工作面的水平。從設(shè)備應(yīng)用、支護(hù)工藝及瓦斯治理等各方面的技術(shù)較為成熟，都值的借鑒推廣，可為其它工作面的高效掘進(jìn)提供參考。

參考文獻(xiàn)

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[2]防治煤與瓦斯突出規(guī)定[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：田永發(fā)（1976.9-），男，山西代縣人，采煤工程師，注冊(cè)安全工程師，現(xiàn)為中國礦大采礦工程在讀研究生。