杜來根

（山西潞安集團(tuán)和順李陽煤業(yè)有限公司，山西 晉中032700）

隨著掘進(jìn)機(jī)械化水平的不斷提高，綜掘技術(shù)因其勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工速度快、安全水平高等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，但炮掘技術(shù)因施工靈活、成本低廉和現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)仍然被部分礦井應(yīng)用〔1－2〕。山西潞安李陽煤業(yè)為整合礦井，煤層賦存相對(duì)復(fù)雜，經(jīng)升級(jí)改造后生產(chǎn)能力為1.2Mt／a，部分回采巷道施工采用炮掘工藝。根據(jù)采掘工程布置現(xiàn)狀，當(dāng)前炮掘單進(jìn)水平難以滿足綜采工作面和采區(qū)的正常接替，尤其是礦井產(chǎn)能升級(jí)改造完成后，若不加快回采巷道掘進(jìn)速度，勢(shì)必會(huì)造成礦井生產(chǎn)脫節(jié)，難以保證礦井原煤產(chǎn)量達(dá)標(biāo)。為了適應(yīng)礦井發(fā)展需求和緩解礦井接替緊張局面，對(duì)回采巷道炮掘快速施工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)性研究并付諸實(shí)踐。通過炮掘快速施工工藝的實(shí)施，大幅度提高了巷道單進(jìn)水平，有效地緩解了礦井接替緊張局面，對(duì)于確保礦井原煤產(chǎn)量達(dá)標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

1 炮掘施工工藝優(yōu)化

1.1 優(yōu)化掘進(jìn)安裝工序

在工作面回采順槽炮掘施工中，先將40T運(yùn)輸機(jī)拆除并運(yùn)出后再向巷道內(nèi)運(yùn)送皮帶運(yùn)輸機(jī)相關(guān)部件，安裝皮帶運(yùn)輸機(jī)需要花費(fèi)4～6天時(shí)間，按照正常掘進(jìn)速度，耽誤有效掘進(jìn)進(jìn)尺35～60m。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，巷道設(shè)計(jì)尺寸可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)和運(yùn)輸機(jī)安裝的同步進(jìn)行。在巷道掘進(jìn)施工過程中，將40T運(yùn)輸機(jī)沿巷道底板中線布置，同時(shí)將皮帶運(yùn)輸機(jī)各部件分散在巷道非行人側(cè)，待皮帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭、電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)等大件到位后開始進(jìn)行組裝。在40T運(yùn)輸機(jī)鋪設(shè)到80～100m時(shí)即可完成皮帶運(yùn)輸機(jī)的安裝和試運(yùn)行。皮帶運(yùn)輸機(jī)試運(yùn)行結(jié)束后，將40T運(yùn)輸機(jī)拆除，安裝扒渣機(jī)，實(shí)現(xiàn)巷道的正常掘進(jìn)施工。在掘進(jìn)和安裝作業(yè)前，需要制定專項(xiàng)施工措施，經(jīng)詳細(xì)論證，在施工期間可增加相應(yīng)的輔助工，以確保巷道掘進(jìn)和設(shè)備安裝的同步進(jìn)行。

1.2 優(yōu)化爆破參數(shù)

根據(jù)掘進(jìn)爆破震動(dòng)波理論和中深孔直眼分段掏槽機(jī)理，可利用一次裝藥分段爆破來增加爆破能量對(duì)煤巖體的破壞能力，同時(shí)還可誘發(fā)煤巖體殘余應(yīng)力，增強(qiáng)煤巖體的破碎度和裂隙率〔3－4〕。另外，分段爆破還可有效降低因爆破產(chǎn)生的煤巖體碎塊的拋擲能量，減少對(duì)設(shè)備和人員的安全威脅。在實(shí)際操作中，采用楔形掏槽法進(jìn)行掏槽，并適當(dāng)提高掏槽深度和槽腔體積，提高爆堆的集中程度，同時(shí)還相應(yīng)減少了炮眼布置數(shù)量，有利于提高巷道掘進(jìn)工效。為了提高爆破效果，適當(dāng)減小周邊眼間距和預(yù)留刷幫量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，巷道周邊眼間距確定為0.25～0.3m，預(yù)留刷幫量確定為0.2～0.3m，且將周邊眼裝藥量降低至半卷。通過炮眼參數(shù)優(yōu)化，巷道成型有了較大改善，單循環(huán)進(jìn)尺由1.2m增加至1.8m。

對(duì)于煤層松軟區(qū)域，可修改炮眼布置參數(shù)和減少炸藥量來確保爆破后巷道斷面略小于設(shè)計(jì)輪廓線。這主要是考慮到松軟煤體在爆破落煤時(shí)容易出現(xiàn)片幫和冒頂，不利于巷道幫頂維護(hù)和錨桿支護(hù)施工，同時(shí)也一定程度加大了煤炭裝、運(yùn)工作量。鑒于爆破出的巷道斷面小于設(shè)計(jì)輪廓線，采用風(fēng)鎬對(duì)爆破后的煤壁進(jìn)行人工修整。該方法的實(shí)施可提高巷道施工質(zhì)量，降低巷道維修量，同時(shí)還可節(jié)約穿桿、竹笆等支護(hù)材料。

1.3 過構(gòu)造帶支護(hù)方式優(yōu)化

巷道過構(gòu)造帶采用錨桿支護(hù)效果較差。經(jīng)多次試驗(yàn)研究決定采用可縮性U型鋼支架進(jìn)行支護(hù)?？煽s性U型鋼支架支護(hù)強(qiáng)度高，同時(shí)可通過支架自身特點(diǎn)緩解部分巷道頂板壓力，對(duì)于巷道過構(gòu)造帶支護(hù)效果較好。但是，U型鋼支架在使用過程中常因放炮出現(xiàn)倒架和支架邁步現(xiàn)象，扶架和維護(hù)不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)還降低了巷道掘進(jìn)施工速度，對(duì)職工的安全也極為不利。在借鑒其他礦井支架防倒研究成果的基礎(chǔ)上研制出支架防倒連鎖裝置（見圖1）〔5〕。支架防倒裝置主要由規(guī)格（長(zhǎng)×寬×厚）為2600 mm×60mm×20mm的鋼板和U型卡組成，在鋼板上施工Φ18mm×100mm橢圓長(zhǎng)孔，U型卡采用Φ16mm的鋼筋制成，兩端過絲60mm，并配套緊固螺栓。該支架防倒裝置可有效連鎖4棚U型鋼支架，在應(yīng)用時(shí)支架頂梁和兩幫各安設(shè)一套，隨巷道掘進(jìn)施工持續(xù)不斷交替循環(huán)使用。

圖1 U型鋼支架防倒連鎖裝置結(jié)構(gòu)示意

2 強(qiáng)化設(shè)備使用管理

和順李陽煤業(yè)公司回采工作面順槽采用錨桿支護(hù)，受到滯后支護(hù)空頂距的限制，錨桿支護(hù)施工速度一定程度上決定了巷道掘進(jìn)速度。為了提高巷道支護(hù)施工速度，決定采用MQT85型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)進(jìn)行打眼，同時(shí)將錨桿鉆機(jī)數(shù)增加至2～3臺(tái)同時(shí)施工，并從錨桿鉆機(jī)所需風(fēng)、水供應(yīng)方面加強(qiáng)管理。為了縮短錨桿緊固時(shí)間，提高緊固質(zhì)量，引進(jìn)儲(chǔ)能式氣動(dòng)力矩扳手。該型號(hào)扳手在氣壓0.5MPa時(shí)即可保證有效預(yù)緊力矩達(dá)240N·m。施工實(shí)踐表明，通過優(yōu)化錨桿鉆機(jī)的使用和采用新型力矩扳手緊固錨桿可有效加快錨桿施工速度。

為了保障裝運(yùn)煤設(shè)備的正常運(yùn)行，掘進(jìn)隊(duì)對(duì)扒渣機(jī)、40T運(yùn)輸機(jī)和皮帶運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備實(shí)行專人管理和專人操作，同時(shí)對(duì)設(shè)備實(shí)行掛牌管理，并對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行臺(tái)賬記錄，做到設(shè)備臺(tái)臺(tái)有責(zé)任人。另外，要求配備足夠的托輥、H架、溜槽、鏈環(huán)和刮板等配件，盡量減少因皮帶運(yùn)輸機(jī)延接或者設(shè)備維修耽誤時(shí)間。通過這些措施的實(shí)施，有效地調(diào)動(dòng)了職工對(duì)設(shè)備管理的積極性和責(zé)任心，有利于降低設(shè)備對(duì)掘進(jìn)的影響。

3 合理確定施工勞動(dòng)組織

合理確定施工勞動(dòng)組織是確保巷道掘進(jìn)正常進(jìn)行的基本前提，也是實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)的必然要求。和順李陽煤業(yè)公司掘進(jìn)隊(duì)根據(jù)施工要求，合理調(diào)整作業(yè)人員配置，同時(shí)將區(qū)隊(duì)精干職工均勻分配到三個(gè)施工班組，確保每個(gè)施工班組不少于15人，每班機(jī)修工不少于1人，跟班干部4人，區(qū)隊(duì)正常出勤控制在50～53人。在優(yōu)化人員配置的基礎(chǔ)上合理確定正規(guī)循環(huán)作業(yè)和多工序平行作業(yè)。循環(huán)作業(yè)要以圖標(biāo)的形式表示出來，要安排好工序順序、銜接關(guān)系和施工持續(xù)時(shí)間，使作業(yè)人員熟練掌握施工技術(shù)，能夠按照循環(huán)作業(yè)要求進(jìn)行施工。在掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)圖中，交接班、打眼、裝藥、放炮、裝運(yùn)煤巖體和支護(hù)等工序循環(huán)進(jìn)行。采用多工序平行作業(yè)可有效提高巷道掘進(jìn)施工速度和工效。如打眼與支護(hù)、打眼與設(shè)備檢修、裝運(yùn)煤巖與接風(fēng)水管路等，這些工序采用平行作業(yè)方式是切實(shí)可行的。另外，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行科學(xué)管理，跟班干部全面負(fù)責(zé)施工安全、質(zhì)量、協(xié)調(diào)和文明生產(chǎn)等，確保各類影響降至最低限度。通過上述措施的實(shí)施，和順李陽煤業(yè)公司回采巷道施工基本實(shí)現(xiàn)了正規(guī)循環(huán)作業(yè)，提高了施工作業(yè)質(zhì)量和掘進(jìn)施工速度。

4 結(jié)語

炮掘施工工藝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，成本低廉，被廣泛應(yīng)用于煤層賦存條件較差的煤巷中。但相對(duì)綜掘技術(shù)而言涉及到打眼、裝藥、放炮、支護(hù)和裝運(yùn)煤等多種工序，故炮掘施工速度相對(duì)較低。和順李陽煤業(yè)回采巷道通過優(yōu)化掘進(jìn)安裝工序、爆破參數(shù)和過構(gòu)造帶支護(hù)方式，并輔以科學(xué)合理的設(shè)備管理和施工勞動(dòng)組織，使得區(qū)隊(duì)人員由原來65人減少至53人，單循環(huán)進(jìn)尺由1.2m增加至1.8m，為確保礦井接替和原煤達(dá)產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

〔1〕孫清祥，胡成忠.淺談如何提高炮掘工作面的單進(jìn)水平〔J〕.山東煤炭科技，2010，（5）：196－197.

〔2〕丁錄仕.炮掘巷道快速掘進(jìn)技術(shù)〔J〕.煤礦開采，2004，9（4）：50－51.

〔3〕李順峰.煤巷炮掘快速施工工藝研究〔J〕.煤礦開采，2007，12（3）：61－62.

〔4〕趙淵崧.煤巷炮掘快速掘進(jìn)技術(shù)及其優(yōu)化研究〔J〕.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，（12）：105.

〔5〕張 亮，李學(xué)龍，李華超.新安煤礦掘進(jìn)巷道棚架連鎖防倒裝置的研制與應(yīng)用〔J〕.煤炭與化工，2014，（12）：62－63.