吳楊生

(陽(yáng)煤集團(tuán) 壽陽(yáng)開(kāi)元礦業(yè)有限公司，山西 陽(yáng)泉 045400)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技持續(xù)高速發(fā)展[1]，對(duì)煤炭的需求不斷增加，而隨著煤礦規(guī)模和產(chǎn)能的提高，采掘銜接緊張的矛盾日益突出。在新井建設(shè)中，巖巷掘進(jìn)工程量一般占總工程量的40%～50%，在生產(chǎn)礦井中占總工程量的25%左右，所以，巖巷掘進(jìn)在煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中占有重要位置，特別是涉及到采區(qū)銜接、水平接替的開(kāi)拓延伸巷道，由于巖石巷道工程量大，而裝備水平多年來(lái)卻提高不大，巖巷掘進(jìn)進(jìn)尺及工效維持在一個(gè)較低的水平。因此，加強(qiáng)巖巷快速施工裝備及配套工藝技術(shù)研究，努力提高巖巷單進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)減人提效，是保證采掘正常銜接，建設(shè)安全高效現(xiàn)代化礦井的迫切需要。本文以開(kāi)元煤礦巖巷掘進(jìn)施工為背景，通過(guò)分析制約巖巷掘進(jìn)水平的各方面因素，進(jìn)而采取針對(duì)性措施，為提高我國(guó)巖巷快速掘進(jìn)水平提供參考范例。

1 礦井概況

開(kāi)元煤礦前身是晉中市壽陽(yáng)縣縣辦黃丹溝煤礦，始建于1970年，初期設(shè)計(jì)能力10萬(wàn)t/a，2009年經(jīng)陽(yáng)煤集團(tuán)整合重建后核定生產(chǎn)能力300萬(wàn)t/a。開(kāi)元煤礦采用斜井開(kāi)拓方式，通風(fēng)系統(tǒng)為五進(jìn)兩回。其中：主斜井承擔(dān)全礦井的煤炭提升及人員運(yùn)送，副斜井承擔(dān)礦井上下材料及排矸，管子進(jìn)風(fēng)斜井承擔(dān)行人與排水任務(wù)，輔助進(jìn)風(fēng)斜井只承擔(dān)進(jìn)風(fēng)任務(wù)，孟家莊進(jìn)風(fēng)立井承擔(dān)南部采區(qū)上下材料與開(kāi)拓矸石的提升；總回風(fēng)斜井承擔(dān)北部采區(qū)的回風(fēng)，孟家莊回風(fēng)立井主要承擔(dān)南部采區(qū)的回風(fēng)。2006年以前礦井瓦斯等級(jí)為低瓦斯礦井，但是隨著礦井開(kāi)采年限、產(chǎn)量的增大，2008年鑒定為高瓦斯礦井，礦井實(shí)施“以巖保煤”的治理原則，采用高抽巷進(jìn)行瓦斯的治理，高抽巷、低位抽放巷等巖巷施工量大大增加。

2 影響巖巷快速掘進(jìn)的因素分析

2.1 掘進(jìn)裝備機(jī)械化水平低

目前我國(guó)巖巷機(jī)械化作業(yè)線主要分為兩大類[2]。一類是高檔機(jī)械化作業(yè)線，用鑿巖臺(tái)車或鉆裝錨機(jī)組配大功率高效導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)打眼，無(wú)軌裝載機(jī)全斷面裝巖，使工人從繁重的體力勞動(dòng)中徹底解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)高速高效和文明生產(chǎn)。另一類是裝載、運(yùn)輸采用機(jī)械化，而打眼、噴漿等仍采用人工作業(yè)，屬于普及型機(jī)械化作業(yè)線。開(kāi)元煤礦2012年以前巖巷掘進(jìn)施工均采用放炮配合ZMC-30側(cè)裝機(jī)或PB-60耙?guī)r機(jī)出矸，施工過(guò)程中掘進(jìn)兩個(gè)循環(huán)進(jìn)行一次支護(hù)，因作業(yè)空間受到限制，頂、幫鉆眼難度大，支護(hù)費(fèi)時(shí)，每班最多能完成兩個(gè)大循環(huán)，巖巷炮掘施工時(shí)需要將矸一次出完，掘進(jìn)期間，打巷道上半部炮眼和頂板錨桿眼時(shí)需搭設(shè)操作平臺(tái)，操作極不方便且耗時(shí)，也影響掘進(jìn)單進(jìn)水平提高，巖巷單進(jìn)水平不超過(guò)90 m，極大地限制了生產(chǎn)銜接。

2.2 爆破施工技術(shù)較差

開(kāi)元煤礦巖巷掘進(jìn)時(shí)巷道寬度小，導(dǎo)致爆破時(shí)自由面少，圍巖受到夾制作用明顯，且實(shí)際施工過(guò)程中常出現(xiàn)少打眼，多裝藥，亂放炮的現(xiàn)象，導(dǎo)致巖巷輪廓差、超挖量大，巷道圍巖松動(dòng)破碎嚴(yán)重等現(xiàn)象，增大了出矸量和巷道支護(hù)所需要的時(shí)間、材料，不但減緩了巷道掘進(jìn)的效率，而且降低了巷道的穩(wěn)定性和安全性，對(duì)于f>8 的較為堅(jiān)硬的巖石，其炮眼利用率一般僅為60%～80%。

2.3 矸石運(yùn)輸效率低

開(kāi)元煤礦現(xiàn)有排矸裝備及工藝落后，經(jīng)常導(dǎo)致出矸滯后，掘進(jìn)工作面積矸嚴(yán)重，制約后續(xù)工序開(kāi)展，是目前制約巖巷掘進(jìn)速度提高的一個(gè)主要因素。目前煤炭市場(chǎng)對(duì)煤質(zhì)的要求越來(lái)越高，高抽巷和專用排瓦斯巷出矸將不上膠帶，實(shí)行煤矸分離，加之由于礦井產(chǎn)量的增大，常需對(duì)運(yùn)輸線路進(jìn)行擴(kuò)刷施工，造成排矸量增加過(guò)大，而矸石都將通過(guò)礦車上井，這些工作一般需要占用相當(dāng)時(shí)間，導(dǎo)致工作面有效作業(yè)時(shí)間縮短，極大地制約了掘進(jìn)速度。

3 提高巖巷掘進(jìn)水平的措施

3.1 建設(shè)專業(yè)化巖巷施工隊(duì)伍

隨著設(shè)備的現(xiàn)代化水平不斷提高，開(kāi)元煤礦巖巷的掘進(jìn)施工投資越來(lái)越大，專業(yè)門(mén)類越來(lái)越多，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越高，管理要求越來(lái)越細(xì)，而且由于巖巷掘進(jìn)存在大量的平行作業(yè)和交叉作業(yè)工序，需要大量工作人員分工協(xié)作，實(shí)行專業(yè)化施工和管理。為此，開(kāi)元煤礦對(duì)現(xiàn)有的施工隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化整合，建立了專業(yè)化的施工隊(duì)伍，一個(gè)施工隊(duì)組設(shè)隊(duì)長(zhǎng)、書(shū)記各一名，各專業(yè)副隊(duì)長(zhǎng)若干，領(lǐng)導(dǎo)各個(gè)專業(yè)施工隊(duì)伍。這種組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于各個(gè)平行工序和交叉工序間容易協(xié)調(diào)，不易發(fā)生沖突，統(tǒng)一的領(lǐng)導(dǎo)管理實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)施工的高效、有序。

3.2 引進(jìn)現(xiàn)代化巖巷作業(yè)線

針對(duì)開(kāi)元煤礦巖巷掘進(jìn)工作面機(jī)械化裝備落后、單進(jìn)水平低的實(shí)際情況，自2013年開(kāi)始，首次引進(jìn)了現(xiàn)代化巖巷作業(yè)線，即：YT-29型風(fēng)鉆+ZWY-80型扒渣機(jī)+40T煤溜+膠帶+ST-14/6B型移動(dòng)矸倉(cāng)，在9705工作面高抽巷掘進(jìn)工程應(yīng)用中，創(chuàng)下了月單進(jìn)水平130 m的記錄，有效提高了巖巷作業(yè)線的單進(jìn)水平，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了現(xiàn)場(chǎng)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了巖巷高效、安全、快速掘進(jìn)。

2015年3月，又引進(jìn)了新型的SGB630/90型矸石溜，并在開(kāi)拓二隊(duì)施工的9707走向高抽試驗(yàn)使用，通過(guò)使用發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備具有功率大、傳輸效率高，槽體耐磨、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，有效避免了原先使用的40型煤溜經(jīng)常出現(xiàn)的斷鏈、刮板彎曲、槽磨透等事故現(xiàn)象。進(jìn)一步完善了巖巷作業(yè)線，特別是矸石運(yùn)輸線，采用新型運(yùn)矸設(shè)備后，增加的排矸量可以按照生產(chǎn)需要充分運(yùn)輸，減少“排矸”工序?qū)罄m(xù)作業(yè)工序的影響，為保證巖巷作業(yè)高效率提供了保障。新型的巖巷掘進(jìn)作業(yè)線如圖1所示。

3.3 優(yōu)化施工組織措施

為確保巖巷作業(yè)線的掘進(jìn)效能，完成進(jìn)尺指標(biāo)，開(kāi)元煤礦嚴(yán)把“準(zhǔn)入關(guān)、責(zé)任關(guān)、穩(wěn)定關(guān)、監(jiān)督關(guān)、考核關(guān)”，將主要施工單位納入安全管理和考核體系，統(tǒng)一推行安全管理體系，統(tǒng)一推行安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一推行班組建設(shè)，統(tǒng)一進(jìn)行安全培訓(xùn)，統(tǒng)一進(jìn)行考核；同時(shí)，加大對(duì)機(jī)電設(shè)備檢修工作力度，推廣精細(xì)化管理，出臺(tái)政策激勵(lì)，激發(fā)員工工作積極性。

圖1 現(xiàn)代化巖巷掘進(jìn)作業(yè)線示意

4 現(xiàn)代化巖巷作業(yè)線經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

4.1 提高了巖巷單進(jìn)水平及進(jìn)尺

2013年引入巖巷作業(yè)線以來(lái)，巖巷進(jìn)尺由2013年的1 942 m提高至2015年的3 096 m，占總進(jìn)尺的百分比也由10.97%提高至19.03%，單進(jìn)水平同樣得到很大的提高。例如：開(kāi)拓二隊(duì)采用新引進(jìn)的巖巷作業(yè)線后，在進(jìn)行9707工作面高抽巷施工期間，平均單進(jìn)水平達(dá)到133 m，比使用傳統(tǒng)普掘作業(yè)設(shè)備單進(jìn)水平(90 m)提高了43 m，提高效率48%。

4.2 節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益

在引進(jìn)先進(jìn)裝備、改進(jìn)施工工藝、提高單進(jìn)水平的同時(shí)，也減少了成本消耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。比如，通過(guò)新型鉆機(jī)的施工，加大了循環(huán)進(jìn)度，循環(huán)進(jìn)度由原來(lái)的1.2 m增加到1.8 m，按每月60個(gè)循環(huán)計(jì)算，和1.2 m的循環(huán)進(jìn)度相比，每月多36 m巷道進(jìn)尺，和1.5 m循環(huán)進(jìn)度相比，每月多進(jìn)18 m巷道進(jìn)尺，人均效率可以提高50%。在支護(hù)材料、人員消耗方面，例如，2.4 m炮眼和1.2 m炮眼在相同循環(huán)進(jìn)度的基礎(chǔ)上，火藥、電雷管等材料的用量也相對(duì)減少，打眼工由原來(lái)的4人減少到2人，不但節(jié)省了人工成本，新裝備減少了安全隱患，也節(jié)約了安全資金，這些因素都在很大程度上也降低了生產(chǎn)成本。

5 結(jié) 語(yǔ)

開(kāi)元煤礦在通過(guò)大量實(shí)際考察調(diào)研和借鑒國(guó)內(nèi)外巖石巷道機(jī)械化作業(yè)線施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，引進(jìn)應(yīng)用了YT-29型風(fēng)鉆+ZWY-80型扒渣機(jī)+T40煤溜+膠帶+ST-14/6B型移動(dòng)矸倉(cāng)新型巖巷作業(yè)線，幾年來(lái)的實(shí)踐證明，該巖巷作業(yè)線提高巖巷單進(jìn)效果明顯，并節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，具有廣泛的推廣和應(yīng)用前景。