杜雷

淮南礦業(yè)集團(tuán)煤業(yè)分公司地質(zhì)勘探工程分公司，中國·安徽 淮南 232000

1 施工巷道概況

中國謝橋礦21316 底抽巷從21316 底抽巷車場撥門，以101°30’方位，2°、5°、5‰上山施工，全長3314.5m。巷道設(shè)計(jì)標(biāo)高：-869.5m～-921.9m，巷道采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，斷面形狀為直墻半圓拱形，凈寬×凈高=5600×4000mm。巷道處于4-1 煤底板施工，距4-1 煤底板法距18.7～40.1m，距4-2煤底板法距19.7～38.7m，距5 煤底板法距27.7～48.4m，煤線1 法距47.1～60.7m，距6 煤底板法距47.1～69.1m。巷道總體上呈一走向近東西、向南傾斜的單斜構(gòu)造。巷道掘進(jìn)區(qū)段地層產(chǎn)狀為180°～200°∠10°～18°。巷道為“一巷兩用”，前期施工穿層預(yù)抽鉆孔掩護(hù)21316 運(yùn)輸順槽掘進(jìn)，后期作為-920m水平東翼4 煤底板軌道大巷使用。

面向掘進(jìn)迎頭方向，巷道左幫吊掛Φ108mm 壓風(fēng)、Φ108mm 壓水管路，鋪設(shè)皮帶機(jī)，皮帶機(jī)上方吊掛兩路Φ800mm 的風(fēng)筒，靠近風(fēng)筒敷設(shè)一路DN300、一路DN150抽采管路，巷道右?guī)兔扛?0m 做一個(gè)鉆場，用于施工掩護(hù)運(yùn)順掘進(jìn)條帶預(yù)抽鉆孔，幫部挖設(shè)水溝用于排水，巷中鋪設(shè)軌道，用于巷道無極繩打運(yùn)。

2 鉆孔設(shè)計(jì)情況

鉆孔在鉆場內(nèi)施工，鉆場間距為70m，鉆場尺寸約為：長×寬×高=7.5×5×4m，條帶預(yù)抽抽采鉆孔按照終孔間距10m×5m 網(wǎng)格式布置，控制范圍為巷道兩幫輪廓線外15m范圍，每個(gè)鉆場設(shè)計(jì)約70 個(gè)孔，預(yù)計(jì)66 個(gè)鉆場，合計(jì)設(shè)計(jì)鉆孔約4620 個(gè)，鉆孔量約369600m，孔徑113mm，所有鉆孔必須穿透6 煤頂板不小于0.5m。鉆孔設(shè)計(jì)平、剖面圖如圖1所示。

3 自動(dòng)化鉆機(jī)及作業(yè)線創(chuàng)建介紹

3.1 自動(dòng)化鉆機(jī)結(jié)構(gòu)

鉆機(jī)采用雙履帶車布置，主履帶車搭載主機(jī)、電控箱及操作臺等部件，副車搭載電機(jī)、油箱、冷卻器等部件，如圖2所示。

圖2 自動(dòng)化鉆機(jī)

3.2 自動(dòng)化鉆機(jī)主要功能

（1）一鍵全自動(dòng)施工：通過程序控制、傳感器感應(yīng)，判別鉆機(jī)狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、鉆壓，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)施工。

（2）無線遙控功能：使用小型遙控器（2KG）采用有線或無線連接，在50m 范圍內(nèi)進(jìn)行操作，最大可能地保證操作人員的安全。

（3）自動(dòng)上下鉆桿：通過電液系統(tǒng)與智能程序聯(lián)合控制機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加卸鉆桿，大大降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）鉆孔參數(shù)采集、顯示及存儲：鉆機(jī)自動(dòng)計(jì)算鉆孔深度、采集開孔角度、鉆進(jìn)壓力等參數(shù)功能，并顯示于電控顯示屏上，方便了解鉆孔狀態(tài)。

（5）地面控制功能：可以通過光纖，使地面控制站與井下鉆機(jī)聯(lián)接，達(dá)到地面直接控制井下鉆機(jī)的目的，實(shí)現(xiàn)井下鉆機(jī)地面操作。

（6）自適應(yīng)防卡鉆：采用程序化運(yùn)算，通過對壓力、轉(zhuǎn)速等狀態(tài)判定，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，評估埋鉆的可能性，從而控制鉆機(jī)調(diào)速調(diào)壓、快速退鉆等，使鉆機(jī)工作在鉆進(jìn)效率、防埋鉆的最佳結(jié)合點(diǎn)[1]。

3.3 自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線創(chuàng)建介紹

3.3.1 自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線創(chuàng)建目的

前期，在中國謝橋礦21216 底抽巷、-720m 東翼4 煤底板軌道巷等施工地點(diǎn)均采用自動(dòng)鉆機(jī)施工，但未形成作業(yè)線。在施工期間，雖然施工人員減少、工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低、鉆孔施工效率提升，但自動(dòng)鉆機(jī)未發(fā)揮至最大效率。為取得更好的打鉆和瓦斯抽采效果，我們科學(xué)制定方案，在中國謝橋煤礦21316 底抽巷再次進(jìn)行自動(dòng)化鉆機(jī)集群作業(yè)線的創(chuàng)建，以創(chuàng)新瓦斯治理模式，促進(jìn)打鉆方式轉(zhuǎn)變，提高瓦斯抽采效率和效益。

3.3.2 自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線的創(chuàng)建

作業(yè)線主要由三部自動(dòng)化鉆機(jī)和一部整體履帶鉆機(jī)組成，形成以整體履帶鉆機(jī)超前施工水力壓裂鉆孔并實(shí)施水力壓裂增透措施，多部自動(dòng)化鉆機(jī)連續(xù)施工穿層預(yù)抽鉆孔的集群作業(yè)模式，充分發(fā)揮整體履帶鉆機(jī)的機(jī)動(dòng)性和自動(dòng)化鉆機(jī)的自動(dòng)化優(yōu)勢[2]。

3.4 作業(yè)線創(chuàng)建保障

3.4.1 作業(yè)線創(chuàng)建現(xiàn)場保障

為提高施工效率，減少非生產(chǎn)性影響（鉆機(jī)轉(zhuǎn)場等），保障作業(yè)線創(chuàng)建，從鉆場設(shè)計(jì)開始入手，鉆場設(shè)計(jì)尺寸為長×寬×高=7.5m×5m×4m，鉆場間距70m，減少了自動(dòng)化鉆機(jī)轉(zhuǎn)場頻次。同時(shí)，根據(jù)鉆機(jī)尺寸特點(diǎn)，提前與礦一通三防相關(guān)部門聯(lián)系，優(yōu)化了鉆孔布局，提高了鉆孔開孔高度，擴(kuò)大了鉆孔施工范圍，確保鉆孔施工參數(shù)在自動(dòng)化鉆機(jī)施工能力范圍之內(nèi)。

3.4.2 作業(yè)線創(chuàng)建人員保障

進(jìn)行作業(yè)線創(chuàng)建，在工區(qū)內(nèi)進(jìn)行公開競聘，遴選23 名具備中專及以上學(xué)歷職工組建機(jī)組，其中機(jī)長兩名，分別負(fù)責(zé)組織生產(chǎn)、鉆機(jī)維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)每小班出勤5 人保證，確保每班能夠?qū)崿F(xiàn)3 人遙控操作鉆機(jī)，2 人進(jìn)行封孔材料配備、配合封孔注漿作業(yè)以及清理現(xiàn)場環(huán)境等工作。

3.4.3 作業(yè)線內(nèi)施工組織保障

作業(yè)線的創(chuàng)建，是為了確保打鉆有序高效的，三部鉆機(jī)的生產(chǎn)組織很重要，在創(chuàng)建過程中整體考慮三部鉆機(jī)施工進(jìn)度，保證集中分布在臨近的三個(gè)鉆場內(nèi)，方便負(fù)責(zé)保障工作的作業(yè)人員進(jìn)行集中材料配備和巡查作業(yè)，同時(shí)也使鉆機(jī)操作人員與負(fù)責(zé)保障作業(yè)人員的能夠有效的溝通配合，確保每班5 人實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)[3]。

4 自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線創(chuàng)建情況總結(jié)

4.1 自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線創(chuàng)建實(shí)踐應(yīng)用分析

中國謝橋礦自2015年開始試用自動(dòng)化鉆機(jī)，幾年時(shí)間里，自動(dòng)鉆機(jī)分別在21216 底抽巷、-720m 東翼4 煤底板軌道巷、2121（3）底抽巷等地點(diǎn)施工，進(jìn)尺已累計(jì)十余萬米。自2018年11月份正式探索形成三部自動(dòng)化鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)的集群作業(yè)線。通過作業(yè)線創(chuàng)建的不斷規(guī)范，提高操作人員的技能和管理人員的管理能力，自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線在21316 底抽巷再次實(shí)現(xiàn)突破，人均效率由單機(jī)的200m/人·月提升至創(chuàng)建初期的358m/人·月，至21316 底抽巷的400m/人·月，人均效率大幅度提高，實(shí)現(xiàn)了減人提效。

4.2 自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線應(yīng)用效果

在中國謝橋礦21316 底抽巷進(jìn)行的自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線創(chuàng)建再次取得了突破，目前已在中國張集礦、顧橋礦進(jìn)行自動(dòng)化鉆機(jī)第三條及第四條作業(yè)線創(chuàng)建，并對中國淮南礦區(qū)再次摸排，計(jì)劃年內(nèi)再創(chuàng)建第五條、第六條自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線。

5 結(jié)語

（1）在中國謝橋礦21316 底抽巷自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線的創(chuàng)建再次取得突破，充分說明了自動(dòng)化鉆機(jī)作業(yè)線的正確性，具有極高的推廣價(jià)值。

（2）提高了職工作業(yè)的安全性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)化鉆機(jī)通過機(jī)械、液壓、電控交互作用，實(shí)現(xiàn)了鉆桿自動(dòng)加卸、鉆機(jī)自動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離操控，大大降低了現(xiàn)場施工風(fēng)險(xiǎn)，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了職工的幸福感。

（3）減人提效的效果顯著。作業(yè)線的創(chuàng)建三部鉆機(jī)由傳統(tǒng)9 人施工減少至5 人施工，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化減人，機(jī)械化換人的目的，同時(shí)效率實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的突破由單機(jī)的200m/人·月提升至初期的358m/人·月，至21316 底抽巷的400m/人·月，達(dá)到了減人提效的目的。