王曉明

（同煤集團地煤公司青磁窯煤礦技術(shù)科，山西 大同037000）

引言

在井下巷掘進工藝中，巖巷掘進是最為復雜的一項工程，占整個井下掘進的三成以上，掘進的質(zhì)量也關(guān)系到整個礦產(chǎn)的生產(chǎn)，所以高效的巖巷掘進也是礦場綜合效益的最重要的因素之一。所以對礦井巖巷掘進進行分析優(yōu)化具有一定的生產(chǎn)實際意義。本次主要對某礦井巖巷掘進方案進行討論，并通過優(yōu)化掘進方案最終實現(xiàn)快速掘進[1]。某礦井回采面底板巖巷的巷道掘進的上部每層距離范圍為1～15 m，并且煤層地質(zhì)條件為單斜，整體厚度范圍為2.8 m到7.2 m，傾斜角度平均為3.8°。另外，此礦井底的地質(zhì)巖性為灰砂質(zhì)泥巖，其中部分還有植物性化石，并在礦井的底下部找到赤鐵礦。某礦井的現(xiàn)場掘進施工中的掘進速度受到支護、作業(yè)流程、爆破設(shè)計參數(shù)、掘進的設(shè)備型號、現(xiàn)場的工程管理質(zhì)量、氣候環(huán)境等影響，掘進速度可以進一步得到優(yōu)化。

1 快速掘進影響因素分析

1.1 支護設(shè)計因素分析

某礦井巖巷為兩個部分，第一部分是瓦斯的排放部分，第二部分是巷道運輸部分。瓦斯排放部分由于特殊性，它的服務(wù)周期很短，所以這部分的支護設(shè)計較為簡單，如果進行全面的支護，不僅浪費成本，并且也會由于施工原因大大影響掘進效率。在對兩部分進行支護時，往往采用差異化支護，這樣可以高效安全地加快掘進速度。

1.2 作業(yè)方式因素分析

某礦井的作業(yè)方式因素主要要考慮工序以及平行作業(yè)因素等，其中施工現(xiàn)場應用三八方式來進行作業(yè)，圖1為某礦井的采面底板巖巷的作業(yè)工序相關(guān)示意圖，圖中的第四工序為錨桿鉆孔及炮眼鉆孔布設(shè)作業(yè)，迎頭炮眼的施工設(shè)備為氣腿式鑿巖機，此外，鉆孔施工的設(shè)備為鉆機。第五工序為出渣施工，這種施工需要將全部的施工人員進行撤離[2]。第六工序為巷道下部鉆孔以及錨桿孔作業(yè)。此外，施工需要進行上網(wǎng)操作。以上施工中的錨桿孔以及炮眼等的布設(shè)不包含平行作業(yè)，其中平行作業(yè)的具體工序從圖1中可以看出。首先，第四工序的迎頭進行打桿孔與炮眼等并與第五工序平行進行。其次，第六工序的支護與第四工序可以平行進行。最后，第六工序的打下部炮眼的同時也要進行支護作業(yè)。

圖1 某礦井的采面底板巖巷的作業(yè)工序相關(guān)示意圖

1.3 掘進設(shè)備因素分析

某礦井的掘進設(shè)備的相關(guān)因素可以從三方面來進行分析，第一方面為有關(guān)回采面掘進作業(yè)工程周期比較長，并且總工作耗時可以占整個掘進工程的一半左右，所以要想提升裝巖的工作效率，可以應用耙斗機來高效地完成裝巖作業(yè)。第二方面為掘進時的氣動鑿巖機可以進行更換，因為這種設(shè)備受到氣動的影響導致輸出效率不高，最終導致鉆速很小，整個作業(yè)效率也受到影響[3]，可以通過應用若干鉆機同時工作來達到提高鉆孔速度的目的。第三方面為耙斗機與驅(qū)動的皮帶機尾不能進行移動，這種方式導致耙斗機的運移時間至少需要4班次，移動緩慢，耗時長，此外掘進設(shè)備的高故障率也會進一步延緩掘進速度，從而影響整個施工效率。

2 巖巷快速掘進方案優(yōu)化

2.1 進行差異化支護

某礦井的地下煤礦開采施工，在井下設(shè)有大量的巷道，掘進巷道施工需要消耗大量的材料、人力、物力。巷道的使用年限不僅與礦區(qū)的地質(zhì)條件相關(guān)，也與巷道的支護相關(guān)。為了確保礦井巷道安全穩(wěn)固，維護量小，成本小，必須要進行差異化支護，從而進一步實現(xiàn)礦井的高效高產(chǎn)[4]。某礦區(qū)的回采面巖巷斷面采用的形式為直墻半圓拱，底板抽放巷道采用鋼網(wǎng)支護幫頂方式。若將鋼網(wǎng)支護材料更換為硬質(zhì)塑料以及編織材料，這不僅減小了施工工作量并且也保證了部分巖體的松動以及掉落。底板的運輸巷應用錨網(wǎng)支護方式，此外，該礦區(qū)由于地質(zhì)環(huán)境優(yōu)良，沒有進行噴漿支護。其中，巷道頂板的布設(shè)數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場條件進行設(shè)定，并在掘進灰?guī)r時采用錨索進行支護補強。

2.2 巖巷掘進作業(yè)線優(yōu)化

巖巷掘進作業(yè)線必須依照礦井的底板巖巷的實際井下地質(zhì)環(huán)境來制定，鑿巖機與耙斗式型號的選擇也是掘進作業(yè)的關(guān)鍵[5]，必須要盡可能地配套大功率的膠帶運輸機與振動式錨桿鉆機，設(shè)備的選擇必須要通過實際調(diào)研論證來確定，包括巖巷液壓鉆車作業(yè)線、大功率巖巷掘進機、鉆裝一體機、小型盾構(gòu)機等。這樣的配套設(shè)備才是完整的巖巷掘進作業(yè)線，也是現(xiàn)代掘進施工作業(yè)機械化高效連續(xù)的體現(xiàn)。

2.3 快速掘進作業(yè)方式優(yōu)化

優(yōu)化某礦井采掘工作面底板巖巷掘進作業(yè)方式后，采用同一車道段平行作業(yè)方式。具體的作業(yè)線優(yōu)化可以體現(xiàn)在以下四個方面。第一方面，結(jié)合工作面的實際情況，適當?shù)靥岣吡藥r洞平行作業(yè)的質(zhì)量。當該地區(qū)巖性良好時，巷道中的兩組錨桿會滯后于鏟斗裝載機進行補正作業(yè)，而錨索則滯后迎頭10 m左右，鏟斗裝載機與機頭之間的距離不小于10 m，以確保排渣、操作與平頭作業(yè)同步進行，因此可以進行大型錨索的平頭鉆孔，排渣和錨桿錨固作業(yè)同時進行。第二方面，調(diào)整操作程序。將底板巖石巷道掘進施工的工作系統(tǒng)更改為三班制，以提高常規(guī)循環(huán)率。第三方面，提高各種過程的連接效率，以提高施工速度。礦區(qū)底巖巷道的開采段的斷面面積為14.3 m2，這需要配備四個或五個鉆機同時工作，所以務(wù)必要加強施工人員之間的合作，并通過提高施工人員的熟練度來減少單個工序時間。第四方面，減小巖巷耙斗式裝載機移動時間。在礦區(qū)掘進作業(yè)期間，耙式裝載機必須每30 m向前移動一次，并且移動機器的時間應控制在2個班次內(nèi)。

某礦區(qū)的循環(huán)圖的循環(huán)周期為每天3次，每班都包含一個標準循環(huán)。工藝流程為每天3個循環(huán)，即每班為1個正規(guī)循環(huán)；工藝流程為換班→敲幫問頂→打眼作業(yè)→爆破作業(yè)→支護作業(yè)→掛網(wǎng)作業(yè)→出矸作業(yè)→收尾作業(yè)。

3 優(yōu)化效果分析

通過對某礦區(qū)的回采面底板巖巷掘進的方案進行分析，并進行了優(yōu)化改進，在實際掘進作業(yè)中已經(jīng)完成日進6 m，單月掘進總數(shù)超過160 m。優(yōu)化后的掘進方案明顯提高了巷道掘進速度以及整體效率，保障了礦井持續(xù)高效安全生產(chǎn)。

4 結(jié)語

在井下巷掘進工藝中，巖巷掘進是最為復雜的一項工程，占整個井下掘進的三成以上，掘進的質(zhì)量也關(guān)系到整個礦產(chǎn)的生產(chǎn)，所以高效的巖巷掘進也是礦場綜合效益的最重要的因素之一。通過對某礦井施工工程的基礎(chǔ)影響因素的研究，對某礦井巖巷快速掘進的設(shè)計方案進行了分析，并進行了優(yōu)化。優(yōu)化后的礦井在實際作業(yè)中日進6 m，單月掘進總數(shù)超過160 m，明顯提高了巷道掘進速度以及整體施工效率，不僅保障了礦井持續(xù)高效安全地生產(chǎn)，也對井下安全持續(xù)生產(chǎn)具有重大的現(xiàn)實意義。