李博強(qiáng)

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

新景公司佛洼15 號(hào)煤層的瓦斯含量在7.26～11.59 m3/t，瓦斯含量普遍大于8 m3/t，15 號(hào)煤層礦井瓦斯類(lèi)型劃分為復(fù)雜，按突出煤層管理。新景公司15121 回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面采取的局部防突措施為施工局部卸壓孔，由人工使用ZQSJ-140/4.1 型氣動(dòng)手持式鉆機(jī)施工。由于巷道斷面達(dá)22.36 m2（荒寬×荒高=5.2 m×4.3 m），需分上下部?jī)纱问┕ぃ菏紫热藛T站在巷道浮煤上施工上部鉆孔→施工完畢后用掘進(jìn)機(jī)出凈浮煤→人員再次施工下部鉆孔。這種人工施工鉆孔工藝繁瑣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、單進(jìn)水平低。

為提高瓦斯突出掘進(jìn)工作面施工卸壓孔的裝備水平和鉆孔效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)多次調(diào)研考察，于2019 年4 月28 日開(kāi)始在新景15121 回風(fēng)巷試用CMM2-20 型液壓錨桿鉆車(chē)施工瓦斯抽放卸壓孔。

1 工作面情況

1.1 工作面布置情況及施工現(xiàn)狀

15121 工作面布置五條巷道和一個(gè)開(kāi)切眼，五條巷道分別為：進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷、低位抽采巷、高抽巷和回風(fēng)底抽巷。工作面可采走向長(zhǎng)度1 375 m，傾斜長(zhǎng)度195 m，上層煤平均厚度5.4 m，可采儲(chǔ)量193.3萬(wàn)t。

1.2 工作面的地理位置

本面地表為山坡山梁地段，地表位于西場(chǎng)溝、黃芩茶垴以東，佛洼風(fēng)井以南，小兒溝、簸箕掌村、瓦窯溝以西，舊街、桃河以北，佛洼溝附近的山坡、山梁、溝谷地段，蓋山厚度在597 m 以上，地面標(biāo)高920～1 010 m。井下位于15 號(hào)煤佛洼采區(qū)南翼中部，東為15119 工作面（未掘），南為太舊高速公路保護(hù)煤柱，西為15123 工作面（未掘），北為佛洼進(jìn)、回風(fēng)井；工作面15 號(hào)煤層上方的K2、K3、K4 石灰?guī)r和砂巖層均為弱含水層，工作面標(biāo)高309～351 m。本工作面工作面上方3 號(hào)、6 號(hào)、8 號(hào)、9 號(hào)、12 號(hào)、13 號(hào)煤層均未開(kāi)采。

1.3 工作面的煤層賦存情況

本工作面所掘15 號(hào)煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬中灰、中硫的優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤，煤層以鏡煤、亮煤為主，內(nèi)生裂隙發(fā)育，底部含少量黃鐵礦結(jié)核。兩翼煤層傾角3°～7°，中部為傾向近W 的單斜構(gòu)造，煤層傾角5°～8°，南部為軸向近EW 的背斜構(gòu)造，兩翼煤層傾角2°～5°；回風(fēng)巷北部為軸向NE 的寬緩向斜構(gòu)造，兩翼煤層傾角4°～8°，中部為傾向NW 的單斜構(gòu)造，煤層傾角4°～9°，南部為軸向近EW 的背斜構(gòu)造，兩翼煤層傾角3°～6°。本工作面煤層厚度為4.40～8.80 m,平均厚度5.40 m，該區(qū)域15 號(hào)煤層分叉，下部煤層厚度1.64～3.63 m，平均煤厚約2.0 m。

15121 回風(fēng)巷煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬中灰、中硫的優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤，煤層以鏡煤、亮煤為主，內(nèi)生裂隙發(fā)育，底部含少量黃鐵礦結(jié)核。瓦斯含量大，掘進(jìn)過(guò)程中按突出煤層管理。

施工工藝為：施工造穴抽采鉆孔→瓦斯預(yù)抽→效果達(dá)標(biāo)評(píng)判→施工局部卸壓孔→局部措施效果評(píng)判→掘進(jìn)施工→下一個(gè)循環(huán)。

2 CMM2-20 煤礦用液壓錨桿鉆車(chē)參數(shù)與使用范圍

CMM2-20 煤礦用液壓錨桿鉆車(chē)參數(shù)如下頁(yè)表1所示。整機(jī)結(jié)構(gòu)合理、緊湊，工作靈活，操作方便，是實(shí)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)巷道掘進(jìn)快速卸壓、高效、機(jī)械化的一種首選裝備。本機(jī)與掘進(jìn)機(jī)配合使用，適用于中低型礦山巷道掘進(jìn)工作面機(jī)械化作業(yè)。

表1 CMM2-20 型液壓錨桿鉆車(chē)主要技術(shù)參數(shù)

CMM2-20 煤礦用液壓錨桿鉆車(chē)在設(shè)計(jì)上充分考慮功能的多樣化，從而使得該機(jī)不僅能施工泄壓孔、錨桿（索）孔，而且處于巷道迎頭的炮眼孔、探水孔及探放瓦斯孔均能方便地進(jìn)行施工作業(yè)，大大擴(kuò)大了設(shè)備的作業(yè)面和適用范圍。本機(jī)適應(yīng)巷道工作坡度為20°，可以在25°坡上行進(jìn)。

3 試用地點(diǎn)及時(shí)間

新景公司15121 回風(fēng)巷斷面為荒寬×荒高=5.2 m×4.3 m，于2019 年5 月份至6 月份使用CMM2-20 型液壓錨桿鉆車(chē)（見(jiàn)圖1）施工局部卸壓孔。

4 試用過(guò)程

4.1 操作流程

使用錨桿鉆車(chē)時(shí)，首先由綜掘機(jī)完成掘進(jìn)施工，完善頂幫支護(hù)后，將綜掘機(jī)靠皮帶幫退機(jī)7 m 以上，再將液壓錨桿鉆車(chē)開(kāi)進(jìn)煤頭后穩(wěn)固鉆車(chē)，升起操作平臺(tái)調(diào)整鉆車(chē)位置，穩(wěn)固左右橫梁后開(kāi)始鉆孔作業(yè)。施工一排后，收回橫梁穩(wěn)固，重新調(diào)整作業(yè)平臺(tái)，繼續(xù)循環(huán)下一排鉆孔作業(yè)。

4.2 試用經(jīng)過(guò)

圖1 CMM2-20 型液壓錨桿鉆車(chē)模型

2019 年4 月20 日，由廠(chǎng)家技術(shù)人員對(duì)綜掘三隊(duì)施工人員進(jìn)行液壓鉆車(chē)的實(shí)操及理論培訓(xùn)，于4月28 日正式開(kāi)始施工。

5 月初，掘三隊(duì)開(kāi)始正式全面使用液壓鉆車(chē)施工卸壓孔。初始防突措施：正孔深12 m，偏孔深13 m，打孔22 個(gè)。八點(diǎn)班正常進(jìn)度13 點(diǎn)左右開(kāi)始施工，17點(diǎn)半左右施工完畢。打鉆總用時(shí)在4 h30 min～5 h。打鉆過(guò)程中打1 m 平均用時(shí)1 min，打12 m 深孔平均用時(shí)15 min（其中打鉆用時(shí)11 min，退鉆桿用時(shí)4 min）。出現(xiàn)吸鉆現(xiàn)象用時(shí)不定，平均為25 min。

之后按照新的防突措施：正孔深18 m，偏孔深19 m，打孔22 個(gè)?？傆脮r(shí)在6 h 左右。打鉆過(guò)程中，打1 m 平均用時(shí)約1 min，打一排平均需要75 min左右，打一個(gè)18 m 深鉆孔平均用時(shí)24 min（其中打鉆用時(shí)18 min，退鉆桿用時(shí)6 min）。出現(xiàn)吸鉆現(xiàn)象時(shí)，平均用時(shí)33 min。

5 使用效果

5.1 提高打鉆效率

1）氣動(dòng)手持式鉆機(jī)。人工使用氣動(dòng)手持式鉆機(jī)施工，每部鉆機(jī)需要2 人同時(shí)操作，遇吸鉆等現(xiàn)象時(shí)，需3 人同時(shí)推鉆機(jī)。以18 m 深鉆孔為例，每循環(huán)平均用時(shí)達(dá)9 h，平均每個(gè)鉆孔需用時(shí)35 min，中間鏟煤時(shí)間需1 h 左右。

2）液壓錨桿鉆車(chē)。使用液壓錨桿鉆車(chē)施工卸壓孔，正常情況下，需要4 人操作兩臺(tái)鉆機(jī)（每2 個(gè)人一組，操作一臺(tái)鉆機(jī)，其中一人操作、一人換鉆桿）。以18 m 深鉆孔為例，每循環(huán)平均用時(shí)6 h，每個(gè)鉆孔平均用時(shí)18 min。

使用液壓錨桿鉆車(chē)施工卸壓孔，較人工使用手持式鉆機(jī)施工時(shí)間縮短近一半，提高了施工效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

5.2 改善作業(yè)環(huán)境

使用手持式鉆機(jī)施工時(shí)，工作面掌頭煤塵較大；采用液壓錨桿鉆車(chē)打鉆時(shí)，有噴霧引射裝置，降低了工作面的粉塵，改善了作業(yè)環(huán)境。

5.3 提高掘進(jìn)效率

由于使用液壓錨桿鉆車(chē)施工卸壓孔的時(shí)間較人工打鉆時(shí)間有所縮短，為正常掘進(jìn)施工節(jié)省出了時(shí)間。

根據(jù)兩種打鉆方式月度掘進(jìn)進(jìn)尺比較，1—4 月份（使用手持鉆施工局部卸壓孔）15121 回風(fēng)巷月度平均進(jìn)尺為120 m，5-6 月份（使用液壓錨桿鉆車(chē)施工局部卸壓孔）月度平均進(jìn)尺為150 m，使用液壓錨桿鉆車(chē)打鉆的月度進(jìn)尺比原來(lái)提高了25%。

5.4 其他方面

1）鉆車(chē)在結(jié)構(gòu)上采用了整體升降的工作平臺(tái)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)巷道高度、鉆孔角度等情況，通過(guò)平臺(tái)升降來(lái)調(diào)整人員的作業(yè)高度，調(diào)整鉆車(chē)角度，從而實(shí)現(xiàn)巷道卸壓孔的機(jī)械化作業(yè)施工。

2）鉆車(chē)采用履帶行走，機(jī)身窄，運(yùn)行簡(jiǎn)便快捷，適用于突出煤層掘進(jìn)工作面施工卸壓孔和效果檢驗(yàn)。

3）鉆車(chē)全部采用液壓系統(tǒng)控制，工作機(jī)構(gòu)由懸臂式升降平臺(tái)、回轉(zhuǎn)裝置、左右鉆臂、鉆孔推進(jìn)器、工作欄、穩(wěn)定器等構(gòu)成，工作機(jī)構(gòu)操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定。

4）鉆車(chē)設(shè)計(jì)的鉆孔開(kāi)孔范圍500～3 000 mm，可以滿(mǎn)足中厚煤層及厚煤層掘進(jìn)工作面卸壓孔施工要求。通過(guò)升降平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了全斷面一次鉆孔。

5）機(jī)組結(jié)構(gòu)性合理，大部件強(qiáng)度好，剛性好，最小寬度為1.2 m，機(jī)組進(jìn)出工作面掌頭比較靈活方便，鉆臂可以上下升高，開(kāi)孔高度為3.5 m（尺寸可定制）；全部采用液壓系統(tǒng)控制，方便井下維修與操作；裝有兩套用液壓控制進(jìn)行鉆孔的鉆臂及推進(jìn)裝置，且兩鉆臂及推進(jìn)器相互獨(dú)立；鉆車(chē)底部安裝四根下穩(wěn)固油缸支撐，調(diào)整底板不平整，調(diào)節(jié)鉆車(chē)平衡，在打鉆過(guò)程中能夠很好地起到穩(wěn)固鉆車(chē)的作用。

6 結(jié)論

液壓錨桿鉆機(jī)用人少。使用鉆車(chē)鉆孔需3 個(gè)人即可完成整個(gè)循環(huán)作業(yè)，與ZQSJ-140/4.1 手持式鉆機(jī)同等工作量相比，減少人員3 人，節(jié)省勞動(dòng)用工50%。鉆孔效率高。施工22 個(gè)孔深18 m 的卸壓孔，使用手持式鉆機(jī)平均用時(shí)9 h，使用鉆車(chē)平均用時(shí)6 h，鉆孔效率提高33%。降塵效果好。鉆車(chē)安裝噴霧引射裝置，施工卸壓孔時(shí)，工作面煤塵明顯降低，作業(yè)環(huán)境改善。單進(jìn)水平提高幅度大。采用鉆車(chē)施工卸壓孔，鉆孔效率高，基本不占用生產(chǎn)班時(shí)間，圓班進(jìn)尺由5 排提高到6 排，月均進(jìn)尺由120 m 提高到150 m。

CMM2-20 型液壓錨桿鉆車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、性能穩(wěn)定、操作可靠、鉆孔效率高速度快，可以應(yīng)用于煤與瓦斯突出掘進(jìn)工作面的卸壓孔施工和效果檢驗(yàn)，值得推廣使用。