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。