劉永強(qiáng)

（中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司葫蘆素煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

近年來隨著礦井逐步向高產(chǎn)高效模式發(fā)展，對(duì)回采及準(zhǔn)備巷道的開拓速度也相應(yīng)提出了更高要求，為了適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面接替需要，煤巷快速掘進(jìn)勢(shì)在必行。從全國煤礦煤巷高效快速掘進(jìn)來看，主要有以下三種類型：第一種為煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)，目前已在煤礦開采中得到了廣泛應(yīng)用；第二種為連續(xù)采煤機(jī)及其后配套設(shè)備掘進(jìn)，主要在神東礦區(qū)及鄂爾多斯地區(qū)進(jìn)行了推廣應(yīng)用；第三種為掘錨機(jī)及其后配套設(shè)備掘進(jìn)，掘錨機(jī)將掘進(jìn)與支護(hù)融合在同一臺(tái)設(shè)備上完成，代表了當(dāng)今世界上單巷高效掘進(jìn)設(shè)備的最高技術(shù)水平，是高產(chǎn)高效礦井重要的組成部分。

一、試驗(yàn)區(qū)情況

葫蘆素煤礦于2014 年引進(jìn)了奧地利山特維克公司生產(chǎn)的MB670-261型掘錨機(jī)，掘錨及后配套設(shè)備布置在21102 工作面運(yùn)輸巷進(jìn)行施工。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，葫蘆素煤礦21102 首采工作面煤層頂、底板條件較差，掘進(jìn)區(qū)段2-1 煤厚約為2.50～3.00m，形態(tài)為一向北西傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角一般為1～3°，局部可達(dá)6～8°，一般不含夾矸或局部含1～3層夾矸的實(shí)際情況；且煤層直接頂為灰白色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，厚度約2.92～19.2m，含有大量的植物化石，底板為灰黑色砂質(zhì)泥巖或灰白色細(xì)砂巖。同時(shí)21102 工作面運(yùn)輸巷掘進(jìn)區(qū)段內(nèi)水文地質(zhì)情況復(fù)雜，頂、底板巖石含裂隙水，局部錨桿、錨索滴、淋、滲水較大，底板水較充沛。為了進(jìn)一步提高煤巷掘進(jìn)效率，通過對(duì)神東礦區(qū)及呼吉爾特礦區(qū)周邊礦井生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行考察，結(jié)合葫蘆素礦井井下實(shí)際情況，針對(duì)葫蘆素礦井復(fù)雜地質(zhì)條件，對(duì)煤巷掘進(jìn)工藝、設(shè)備配套、施工組織及經(jīng)營(yíng)管理等方面進(jìn)行了完善和優(yōu)化，并取得了顯著效果。

二、煤巷快速掘進(jìn)施工工藝

（一）回采工作面巷道布置

掘錨成套設(shè)備首次用于葫蘆素礦首采工作面21102 工作面運(yùn)輸巷掘進(jìn)作業(yè)。巷道主要技術(shù)參數(shù)：運(yùn)輸巷設(shè)計(jì)為矩形斷面，斷面尺寸為寬×高：5.4m×2.8m。巷道錨桿布置為矩形，間排距為1000mm×1000mm，頂部錨桿采用φ20mm×2200mm 車絲螺紋鋼錨桿支護(hù)，回采側(cè)幫部采用φ20mm×2200mm 左旋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿支護(hù)，非回采側(cè)幫部采用φ24mm×2700mm 的玻璃鋼錨桿支護(hù)。

（二）掘進(jìn)工作面設(shè)備及后配套

掘錨施工工作面設(shè)備主要包括：掘錨機(jī)、連運(yùn)一號(hào)車、單臂錨桿機(jī)、帶式輸送機(jī)、移動(dòng)變電站、局部通風(fēng)機(jī)等組成。

（三）掘錨機(jī)掘進(jìn)及支護(hù)工藝

掘進(jìn)工作面采、裝、運(yùn)、支生產(chǎn)工序，使用MB670-261 型掘錨機(jī)一次成巷掘進(jìn)。掘進(jìn)工作面煤炭的破、落、裝、及巷道的支護(hù)均由MB670-261掘錨機(jī)來完成，JLY1000/340 型連運(yùn)一號(hào)車和DSJ100/80/220 膠帶輸送機(jī)來完成運(yùn)煤工序，防爆無軌膠輪車完成材料及小型設(shè)備的運(yùn)送、搬移。掘錨循環(huán)進(jìn)尺為1000mm，每割一循環(huán)后用掘錨機(jī)自身錨桿機(jī)進(jìn)行頂、幫支護(hù)，按設(shè)計(jì)要求每掘進(jìn)3000mm 支護(hù)一排錨索。掘錨機(jī)尾部后巷道未支護(hù)的底角錨桿及頂部錨索及時(shí)采用單臂錨桿機(jī)及手持式氣動(dòng)錨桿機(jī)支護(hù)完成。

三、掘錨快速掘進(jìn)影響因素分析

葫蘆素煤礦煤層埋藏較深，煤層直接頂為灰白色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，含有大量的植物化石，底板為灰黑色砂質(zhì)泥巖或灰白色細(xì)砂巖。在頂?shù)装鍙?qiáng)度較低，頂板局部破碎且有淋水、底板遇水極易軟化、泥化且局部底鼓，兩幫片幫嚴(yán)重條件下，影響掘錨機(jī)快速掘進(jìn)的因素主要有以下幾個(gè)方面：

（一）掘錨機(jī)單巷道掘進(jìn)施工，設(shè)備笨重，對(duì)煤層起伏變化較大區(qū)域適應(yīng)性差，掘錨機(jī)上坡或下坡過程中坡度（坡度>6°）變化幅度大時(shí)，一號(hào)連運(yùn)車二運(yùn)皮帶極易被頂板錨索或錨桿卡死。在煤層起伏較大時(shí)，由于掘錨機(jī)坡度變化適應(yīng)性差導(dǎo)致割頂板或底板巖石，嚴(yán)重影響掘進(jìn)效率。

（二）受掘錨機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度影響（長(zhǎng)度為11.3m），開掘探水硐室調(diào)機(jī)與支護(hù)難度大，嚴(yán)重影響掘進(jìn)支護(hù)速度。

（三）巷道帶式輸送機(jī)延伸次數(shù)頻繁，幾乎每天都需要延伸一次，影響工作面有效掘進(jìn)時(shí)間。

（四）巷道底板強(qiáng)度低，遇水軟化，兩幫片幫嚴(yán)重（最寬達(dá)到1m以上），嚴(yán)重影響割煤和支護(hù)效率。

（五）受掘錨機(jī)支護(hù)臂擺臂角度存在死角，無法滿足巷道支護(hù)設(shè)計(jì)，支護(hù)難度大；頂部鋼筋網(wǎng)片采用2 片2.8m×1.2m，備料及安裝網(wǎng)片工序多且綁扎頻繁，影響支護(hù)效率。

（六）作業(yè)人員對(duì)設(shè)備的操作熟練程度和檢修能力，對(duì)工作面快速掘進(jìn)也有著重要影響。

（七）后配套五建二處勞務(wù)人員流失周期性大，人員不穩(wěn)定影響施工進(jìn)度。

（八）在經(jīng)營(yíng)管理不完善與激勵(lì)制度的缺乏方面，對(duì)工人積極性與主動(dòng)性亦有重要影響，從而影響快速掘進(jìn)的整體效率。

四、提高掘錨快速掘進(jìn)的措施

為了實(shí)現(xiàn)葫蘆素煤礦早日投產(chǎn)，且受整個(gè)煤炭市場(chǎng)供過于求及經(jīng)濟(jì)疲軟影響，最大限度地提高煤巷掘進(jìn)速度，確保煤礦按計(jì)劃投產(chǎn)，以保證后期高產(chǎn)高效綜采工作面生產(chǎn)接續(xù)需要。中煤集團(tuán)、中天合創(chuàng)公司及礦對(duì)影響工作面快速掘進(jìn)的因素，深入一線對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行了跟蹤分析和研究，采取一系列的措施，為提高掘錨工作面快速掘進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（一）優(yōu)化巷道斷面尺寸及支護(hù)參數(shù)

1.由于掘錨機(jī)割煤一次成巷，為了減小巷道斷面尺寸及便于施工，將巷道由原設(shè)計(jì)尺寸5.5m×2.8m變更為5.4m×2.8m，進(jìn)一步提高了掘進(jìn)效率，減少了出煤量。

4.1.2頂部錨桿支護(hù)效率是制約快速掘進(jìn)的關(guān)鍵一環(huán)，為了能夠有效提高支護(hù)速度，將頂部錨桿間排距1000mm×1000mm 變更為自左至右分別為800mm×1000mm、1100mm×1000mm、1300mm×1000mm、1100mm×1000mm、800mm×1000mm，左右頂兩邊肩窩錨桿分別距離幫200mm。同時(shí)，將2 片規(guī)格為2.8m×1.2m 搭接頂部網(wǎng)片更換為1 片規(guī)格為5.4m×1.1m 頂網(wǎng)，極大地縮短了網(wǎng)片安設(shè)及綁扎工序時(shí)間。通過變更支護(hù)參數(shù)，有效地提高了支護(hù)速度。

（二）改進(jìn)支護(hù)工藝

1.為了能夠有效提高掘進(jìn)單進(jìn)水平和效率，在確保巷道工程質(zhì)量合格前提下，將中間錨索滯后迎頭30m 和底腳錨桿滯后21m 規(guī)定，優(yōu)化更改為中間錨索和底腳錨桿同時(shí)滯后至掘錨機(jī)尾部（滯后迎頭8m），通過掘進(jìn)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，更改后不僅實(shí)現(xiàn)了及時(shí)支護(hù)，而且有效提高了支護(hù)效率并確保了工程質(zhì)量，優(yōu)化了檢修班和生產(chǎn)班之間工序銜接。

2.改進(jìn)錨桿及錨索支護(hù)工藝。采用超快樹脂錨固劑將凝固時(shí)間由原來的50s～60s 縮短到20s～30s，同時(shí)，將每根錨桿使用2 根K2335 樹脂錨固劑優(yōu)化為1 根CK2370，錨索使用4 根K2335 錨固劑優(yōu)化為2 根CK2370，進(jìn)一步提高了支護(hù)效率。

（三）改進(jìn)設(shè)備適應(yīng)性

連運(yùn)一號(hào)車二運(yùn)機(jī)架對(duì)巷道的坡度變化要求比較嚴(yán)格，正常掘進(jìn)生產(chǎn)期間經(jīng)常出現(xiàn)中部連接架“趟腰”，走機(jī)時(shí)二運(yùn)皮帶習(xí)慣性跑偏，一運(yùn)機(jī)架跟機(jī)電纜經(jīng)常被刮，每班需要專人進(jìn)行看護(hù)，影響正常的生產(chǎn)進(jìn)度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析，由于二運(yùn)機(jī)架的鋼梁強(qiáng)度不夠，自行改進(jìn)補(bǔ)強(qiáng)了連運(yùn)一號(hào)車二運(yùn)架子整體剛度，將二運(yùn)機(jī)架之間的連接板縮短，有效減小了二運(yùn)架子中部撓度變化，增強(qiáng)了二運(yùn)架子對(duì)巷道坡度變化的適應(yīng)性，提高了連運(yùn)一號(hào)車的移動(dòng)速度。

（四）加強(qiáng)機(jī)電管理

提高設(shè)備使用壽命，充分發(fā)揮設(shè)備效能，滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，做到技術(shù)管理和經(jīng)濟(jì)管理相結(jié)合,優(yōu)化機(jī)電管理制度，加強(qiáng)設(shè)備檢修，尤其對(duì)掘錨機(jī)、連運(yùn)一號(hào)車、膠帶運(yùn)輸機(jī)等主要掘進(jìn)設(shè)備的檢修，加強(qiáng)設(shè)備檢修工處理設(shè)備故障能力，定期邀請(qǐng)廠家服務(wù)工程師駐礦培訓(xùn)，從根本上提高設(shè)備的開機(jī)率和檢修工的業(yè)務(wù)水平，定期檢修應(yīng)與設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)相結(jié)合，設(shè)備應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和生產(chǎn)過程中的要求，采取不同的檢修方式。切實(shí)做好設(shè)備的巡回檢查、每日定期例檢及定期檢修工作。對(duì)每臺(tái)設(shè)備包機(jī)責(zé)任到人，通過日檢、周檢、月檢的考核檢查制度，有效保證設(shè)備完好率，降低機(jī)電事故率。

（五）強(qiáng)化職工技能培訓(xùn)

1.邀請(qǐng)?jiān)O(shè)備廠家服務(wù)工程師組織開展關(guān)于設(shè)備原理、組裝、檢修維護(hù)及故障排除等方面專項(xiàng)培訓(xùn)，有效地提高了正式工的專業(yè)技能，為設(shè)備高開機(jī)率奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2.定期組織進(jìn)行專業(yè)技能交流學(xué)習(xí)活動(dòng)，為各個(gè)班組成員之間學(xué)習(xí)交流創(chuàng)造條件，將檢修班與生產(chǎn)班中存在問題及反復(fù)出現(xiàn)故障進(jìn)行討論分析，有效促進(jìn)經(jīng)驗(yàn)成果互享，為保障設(shè)備高開機(jī)率提供有效保障。

3.在實(shí)踐技能方面，區(qū)內(nèi)自行組織開展技術(shù)比武，為促進(jìn)員工技能交流創(chuàng)造了平臺(tái)，同時(shí)，為后備干部提拔進(jìn)行人才儲(chǔ)備。

（六）建立考核和獎(jiǎng)懲制度

嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)獎(jiǎng)優(yōu)罰劣，實(shí)行工序動(dòng)態(tài)驗(yàn)收達(dá)標(biāo)制度,跟班隊(duì)長(zhǎng)和班長(zhǎng)對(duì)當(dāng)班工程質(zhì)量負(fù)全責(zé)，與個(gè)人工資直接掛鉤。對(duì)影響進(jìn)尺、三違隱患個(gè)人和班組進(jìn)行考核,同時(shí)對(duì)達(dá)標(biāo)班組給予獎(jiǎng)勵(lì)，通過公開、公平、公正按勞分配管理模式，有利調(diào)動(dòng)員工的積極性。

五、結(jié)論

掘錨機(jī)掘進(jìn)21102 工作面運(yùn)輸巷期間，經(jīng)過不斷改進(jìn)和優(yōu)化，巷道單進(jìn)水平穩(wěn)步提高，有效地提高了巷道快速掘進(jìn)水平，單月最高進(jìn)尺達(dá)到了650m；掘進(jìn)21204 工作面輔運(yùn)巷期間，每月平均進(jìn)尺600m 以上，其中2016 年7 月份單月進(jìn)尺達(dá)到了787m，創(chuàng)造了葫蘆素煤礦單月進(jìn)尺最高記錄。

通過近兩年來單月進(jìn)尺統(tǒng)計(jì)與總結(jié)，從2015 年1 月月進(jìn)尺400m 到2016 年7 月進(jìn)尺787m，實(shí)現(xiàn)了煤巷快速掘進(jìn)的穩(wěn)步提升，在單進(jìn)水平上取得了有效的進(jìn)步。同時(shí)，經(jīng)過對(duì)優(yōu)化參數(shù)、改進(jìn)工藝、完善管理及引進(jìn)新材料及工藝等措施，也不斷地為掘錨快速掘進(jìn)創(chuàng)造了有利條件，進(jìn)一步提高巷道快速掘進(jìn)效率，有效地確保了巷道工程質(zhì)量。

掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)能夠在割煤、裝運(yùn)、行走、轉(zhuǎn)載一體化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)割煤和支護(hù)同步平行作業(yè)，為單巷掘進(jìn)極大地提高了掘進(jìn)速度，以滿足現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井采煤要求。