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        大同礦區(qū)“兩硬”半煤巖巷道快速掘進(jìn)技術(shù)

        2019-12-30 10:27:20
        2019年11期
        關(guān)鍵詞:出渣煤巖掘進(jìn)機(jī)

        王 龍

        (大同煤礦集團(tuán) 同家梁礦,山西 大同 037003)

        大同礦區(qū)侏羅系煤田以“兩硬”著稱,即頂?shù)装逵埠兔簩佑?。隨著侏羅系中好采的中厚煤層資源枯竭,難采的薄煤層逐漸成為各礦開采的主流。薄煤層因煤層厚度小,開采速度快,對巷道掘進(jìn)的速度和質(zhì)量要求較高,且為了滿足設(shè)備運輸尺寸要求,兩巷道多為半煤巖巷道,通常需要挑頂或起底。原來此類半煤巖巷道采用炮掘工藝,即在工作面鉆眼爆破破巖,耙裝機(jī)裝煤,膠帶出煤。炮掘工藝掘進(jìn)半煤巖巷道月進(jìn)度為160~180 m,平均月進(jìn)度為170 m,巷道單進(jìn)水平低,若盤區(qū)布置兩掘一采,則掘進(jìn)速度滯后綜采回采速度,影響正常生產(chǎn)銜接,且炮掘巷道成型質(zhì)量較差,安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化難達(dá)標(biāo)。為了提高半煤巖巷道單進(jìn)水平,保障薄煤層綜采工作面接替正常,降低工人勞動強(qiáng)度,提高掘進(jìn)專業(yè)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平,經(jīng)過多次試驗,創(chuàng)造性提出了一種半機(jī)械化快速掘進(jìn)工藝[1-3]。

        1 工作面概況

        本文選取晉華宮礦7-4號層2718巷為例,該巷道設(shè)計長度為2 060 m,斷面為寬4.5 m×高2.7 m,巷道煤厚1~1.4 m,為半煤巖巷,掘進(jìn)時沿煤層挑頂掘進(jìn),挑頂巖石厚度為1.3~1.7 m。工作面直接頂巖性為灰白色粗粒砂巖,成分以石英長石為主,含暗色礦物及塊狀黃鐵礦,巖石普氏系數(shù)f=6.5~8.8,局部可達(dá)到10。巷道支護(hù)方式為錨索結(jié)合錨桿聯(lián)合支護(hù)。

        2 快速掘進(jìn)工藝

        為了實現(xiàn)半煤巖巷道快速掘進(jìn),達(dá)到單進(jìn)和巷道成型質(zhì)量雙提升,降低工人勞動強(qiáng)度的要求,從破巖和出渣的工藝入手進(jìn)行了突破和創(chuàng)新,工藝流程為:機(jī)組掏底煤—松動爆破頂巖—機(jī)組破大塊巖、修整斷面—出渣。

        2.1 工作面破巖工藝

        因工作面巖石硬度高,用機(jī)組截割巖石既費截齒又耗時,且對機(jī)組截割滾筒及機(jī)身結(jié)構(gòu)損傷較大,所以提出了采用鉆爆法結(jié)合機(jī)組截割這種半機(jī)械化方法進(jìn)行破巖?;谙锏缼r性為半煤巖,為了適應(yīng)生產(chǎn)實際,要求機(jī)組具備截割半煤巖的能力;綜合考慮巷道施工斷面尺寸,最終選定EBZ-260H型掘進(jìn)機(jī),具體如下:

        1) 機(jī)組掏煤。巷道煤巖結(jié)構(gòu)為下部煤、上部巖,掘進(jìn)機(jī)先將下部煤層掏掉,為下一步松動爆破提供自由面及渣石塌落堆積空間。EBZ-260H型掘進(jìn)機(jī)組滾筒長度為1.0 m,直徑1.0 m,掏下部煤層深度1.5 m,掏煤用時15~30 min。

        2) 松動爆破碎巖。巷道掏煤后進(jìn)行松動爆破工藝,即進(jìn)行打眼、放炮,將巷道上部硬巖完整結(jié)構(gòu)破壞,達(dá)到疏松巖石目的。巷道上部巖層根據(jù)巖石厚度和巖性布置2~3排炮眼,炮眼間距0.4~0.6 m,裝藥結(jié)構(gòu)為正向裝藥,一次起爆,此工藝用時,90~110 min。

        3) 機(jī)組破大塊巖、修整斷面。巷道巖層松動爆破后使巷道巖層中部巖層破落,基本可以使周邊巖層產(chǎn)生裂縫,達(dá)到疏松效果。掘進(jìn)機(jī)組對爆破后的巖層進(jìn)行斷面修整,同時將大塊巖石進(jìn)行破碎。

        2.2 裝巖出渣工藝

        針對炮掘巷道采用耙裝機(jī)出渣慢存在費人、費時、安全系數(shù)低的弊端,借鑒全煤機(jī)掘巷道采用機(jī)組出渣的工藝,在半煤巖巷道引入掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行出渣,既可降低作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度,又可控制工作面巖石塊度,還可在機(jī)組截割過程中同時出渣。機(jī)組與膠帶直接搭接,出渣效率高,具體為工作面浮渣由機(jī)組鏟板裝渣,通過機(jī)組轉(zhuǎn)載機(jī)運至巷道膠帶,再至盤區(qū)膠帶。

        3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

        3.1 掘進(jìn)速度快

        掘進(jìn)隊組工作制度為“四六制”,即三班生產(chǎn)一班檢修,工藝改進(jìn)后每班進(jìn)度2~4 m,每日掘進(jìn)進(jìn)度8~12 m。以往同層位巷道炮掘工藝月進(jìn)度水平為160~180 m,平均170 m。實施半煤巖巷道快速掘進(jìn)技術(shù)以來,根據(jù)現(xiàn)場8個月試驗數(shù)據(jù),月實際進(jìn)度為210~290 m,平均進(jìn)度為250 m,最高月進(jìn)度為290 m,平均月進(jìn)度高出炮掘工藝80 m,掘進(jìn)速度顯著提升。

        3.2 裝巖效率高

        原半煤巖巷炮掘工藝需進(jìn)行兩到三次爆破,容易產(chǎn)生拒爆、瞎炮情況;用耙裝機(jī)出渣還得專門留有出渣移機(jī)時間。工藝改進(jìn)后,使用EBZ-260H型掘進(jìn)機(jī)掏煤同時可將截割的煤運出,同時又為后期爆破巖石增加了一個自由面,巖石僅需要一次爆破,就可崩落完成,再通過機(jī)組破大塊出渣,省去人工處理大塊和出渣流程,提高了現(xiàn)場安全水平,降低工人的勞動強(qiáng)度,節(jié)約了時間,裝巖效率顯著提升。

        3.3 巷道成型好

        由于采用該技術(shù)可減少鉆眼爆破的斷面積,與全斷面爆破相比,有效降低了爆破震動對圍巖的影響,在爆破之后使用EBZ-260H型掘進(jìn)機(jī)對全斷面進(jìn)行修整,使巷道輪廓線平整,減少發(fā)生零皮和裂紋的情況。

        4 結(jié) 語

        “兩硬”半煤巖巷道快速掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用以來,半煤巖巷道掘進(jìn)速度、裝巖效率、巷道成型顯著提升。平均單進(jìn)水平提高了47%,最高月進(jìn)度為290 m,有效緩解了礦井生產(chǎn)銜接壓力,降低了工人勞動強(qiáng)度,提升了巷道安全標(biāo)準(zhǔn)化水平。

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