王站立

摘要：本文主要研究如何用有效、經(jīng)濟和安全的方法，來破碎和開挖井巷斷面內(nèi)的巖石，并維持井巷工程斷面外的圍巖穩(wěn)定性。

關鍵詞：快速掘進工藝 研究與應用

隨著礦井開采技術和裝備的發(fā)展，以及開采地質(zhì)條件的復雜化，施工難度日益增大，如何用有效、經(jīng)濟和安全的方法，來破碎和開挖井巷斷面內(nèi)的巖石，并維持井巷工程斷面外的圍巖穩(wěn)定性，也是平頂山礦區(qū)普遍存在的問題。本課題結(jié)合二礦己16煤層、己17煤層煤巖軟、巷道壓力大、難支護的實際情況，大膽推進新工藝，改變傳統(tǒng)的工字鋼、錨網(wǎng)支護手段，嘗試使用U29可縮性拱形棚子，結(jié)合掘進機——膠帶轉(zhuǎn)載機——可伸縮膠帶輸送機的作業(yè)線，實現(xiàn)了巷道的快速掘進，創(chuàng)下了二礦己組煤單月進尺最高記錄，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。

1 支護形式

①臨時支護：架設前探梁，戴帽頂柱進行臨時支護。

②永久支護：采用礦用11#工字鋼搭抬棚（交岔點處）和U29可縮性拱形棚子支護。

2 支護設計選型及規(guī)格

架棚支護規(guī)格：

①交岔點處采用礦用11#工字鋼搭抬棚支護，其巷道支護材料規(guī)格見交岔點施工放大圖。棚距600mm，允許差±100mm，邦頂采用金屬網(wǎng)護邦護頂、采用小板、楔子背剎嚴實。機巷采用U29拱形棚子支護，拱梁長為2.33m（皮帶機頭處2.7m），拱腿長為2.53m（皮帶機頭處2.19m）。凈寬為3.74m（皮帶機頭處4.5m），凈高（中高）為2.8m。棚距600mm（皮帶機頭處500mm），允許差±100mm，邦頂采用金屬網(wǎng)密集護邦護頂、采用小板均勻布置背剎嚴實。（巷道支護與斷面布置圖見附圖）。

②巷支護及各種道管線吊掛布置圖

包括：巷道支護與管線布置圖；局部地點施工圖（1：

50）。

巷道特征及每米巷道支護材料消耗量（表1）。

3 施工方法

施工工序：交接班→安全檢查→延接皮帶→開機檢查→掘進機切割掘進→出碴→敲邦問頂→前移前探梁臨時支護→刷邦掛網(wǎng)→架棚永久支護→自檢。

4 掘進機施工過程

4.1 機械配置

EBZ-160型掘進機一部，800膠帶運輸機兩部，風鎬一臺，單極泵和潛水泵若干臺。

4.2 截割示意圖及說明

司機操縱掘進機時，依靠截割臂的擺動和切割頭的旋轉(zhuǎn)破落煤巖，所破煤巖經(jīng)轉(zhuǎn)載機和皮帶運輸，掘進機切割一個循環(huán)后停機，將掘進機退出，架棚支護。

右圖中箭頭表示切割方向，切割時先橫向切割下部煤層，然后依次向上切割，最后刷幫。

4.3 該項目與當前國內(nèi)外同類研究、同類技術的綜合比較（包括存在問題及改進措施）

①推動了煤炭行業(yè)技術創(chuàng)新，尤其是掘進工作面迎頭頂板、瓦斯、防治水管理的技術創(chuàng)新。②施工人員在復雜地質(zhì)條件下應用新型設備、新技術、優(yōu)化工藝施工作業(yè)，提高了掘進工作面迎頭施工的安全系數(shù)。③該項目成功實施，提高了掘進工作面各項工作的安全可靠度，杜絕了各類事故的發(fā)生。實現(xiàn)了礦井高度集中化生產(chǎn)，安全管理工作得到了進一步加強，提高了礦井安全系數(shù)，從技術上改善了礦井的安全生產(chǎn)環(huán)境，有利于礦井安全生產(chǎn)和礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展和礦區(qū)和諧穩(wěn)定。為二礦樹立和落實科學發(fā)展觀創(chuàng)建安全高效礦井奠定了堅實的基礎。

4.4 經(jīng)濟效益情況

①提高了掘進工時利用率，工作面每月單頭可多進尺304m，在投入同等掘進費用的條件下，掘進工作面2009年共多生產(chǎn)原煤（掘進煤）4.3萬噸。

②減少了材料消耗。據(jù)測算，掘進工作面單頭單月雷管消耗節(jié)省450發(fā)，炸藥消耗節(jié)省900千克，單價按雷管每發(fā)2.2元、雷管每千克10元計算。掘進工作面單頭單月截齒消耗降低了150個，120型截齒按單價每個125元計算。年節(jié)約材料消耗：

W2=11×（2.2×450+10×900）=109890元；

W2=11×125×150=206250元；

W2=109890元+206250元=316140元=31.6萬元；

式中：11——1年按生產(chǎn)11個月計。

③減少了工傷醫(yī)護費。掘進工作面新設備新技術的應用，杜絕了人員在迎頭施工、運料時的工傷事故。據(jù)統(tǒng)計，平均每一個掘進工作面月減少工傷的醫(yī)治的護理費8100元，掘進工作面年節(jié)約工傷醫(yī)護費：

W3=8100×12=97200元=9.7萬元。

④2009年創(chuàng)經(jīng)濟效益：

W=W1+W2+W3=642.6+31.6+9.7=683.9萬元。

4.5 社會效益

①推動了煤炭行業(yè)技術創(chuàng)新，尤其是掘進工作面迎頭頂板、瓦斯、防治水管理的技術創(chuàng)新。

②施工人員在復雜地質(zhì)條件下應用新型設備、新技術、優(yōu)化工藝施工作業(yè)，提高了掘進工作面迎頭施工的安全度。

③該項目成功實施，提高了掘進工作面各項工作的安全可靠度，杜絕了各類事故的發(fā)生。實現(xiàn)了礦井高度集中化生產(chǎn)，安全管理工作得到了進一步加強，提高了礦井安全系數(shù)，從技術上改善了礦井的安全生產(chǎn)環(huán)境，有利于礦井安全生產(chǎn)和礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展和礦區(qū)和諧穩(wěn)定。為二礦樹立和落實科學發(fā)展觀創(chuàng)建安全高效礦井奠定了堅實的基礎。

4.6 應用情況

①新型綜掘設備快速掘進與普通綜掘設備及施工方法相比，具有掘進生產(chǎn)效率高、減少對圍巖的震動破壞、安全有保障、巷道返修率低、作業(yè)人員勞動強度低等許多優(yōu)點。

②該技術實踐成功的吸收、運用了一系列錨桿支護的先進、成熟技術；科學合理地安排了施工工藝和多種工序；實行了“皮帶運料”，很好地解決了大量材料的供應問題；克服了頂板破碎、上幫片冒以及過斷層、煤層變薄等不利因素的影響。2009年8月實現(xiàn)了瓦斯異常區(qū)域、地應力大復雜地質(zhì)條件下創(chuàng)造己組煤單進304m的新紀錄。中平能化集團在同行業(yè)處于領先水平。

③為復雜地質(zhì)條件下，推廣應用綜掘技術樹立了信心，提供了有價值的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]張勇.煤礦巖巷快速掘進工藝研究[J].科技與企業(yè)，2012（22）.

[2]趙學社.煤礦高效掘進技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤炭科學技術，2007（04）.

[3]秦煉，翁明海，李長龍，張洪龍.煤巷快速掘進技術[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2002（S1）.