曹奎奎

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦二礦，河南 許昌 461683）

1 研究的目的與意義

隨著瓦斯治理手段的更新，對(duì)于高瓦斯及突出礦井的瓦斯治理主要以施工底板抽放巷為主，然后對(duì)煤層施工穿層鉆孔抽放瓦斯，掩護(hù)采面煤巷順槽的掘進(jìn)，造成每個(gè)未圈成的回采工作面，除采面順槽外，還要均要施工1～2條底板抽放巷；隨著巖巷掘進(jìn)量逐年增大，巷道單進(jìn)水平與瓦斯治理進(jìn)度不相匹配，底抽巷掘進(jìn)效率低，瓦斯治理工程滯后，嚴(yán)重影響了礦井生產(chǎn)的正常接替，底抽巷的快速掘進(jìn)成為礦井亟待解決的問(wèn)題。

針對(duì)以上問(wèn)題，云煤二礦引進(jìn)綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備EBZ-318型綜掘機(jī)，以23303底抽巷為背景，具體分析了影響巷道掘進(jìn)速度的主要因素，從掘進(jìn)裝備技術(shù)、巷道層位選擇、運(yùn)輸系統(tǒng)、支護(hù)參數(shù)和作業(yè)方式、管理水平等6個(gè)方面提出改進(jìn)措施[1]。

2 影響巷道掘進(jìn)效率的主要因素

1）施工裝備。掘進(jìn)施工裝備是實(shí)現(xiàn)快速成巷的重要保障。傳統(tǒng)的掘進(jìn)工藝采用崩落法施工實(shí)現(xiàn)破巖，利用扒巖機(jī)配合礦車(chē)或膠帶等設(shè)備完成裝矸和運(yùn)矸工序，無(wú)法實(shí)現(xiàn)破、裝、運(yùn)的一體化作業(yè)，工效較低，掘進(jìn)設(shè)備選型需要符合當(dāng)前地質(zhì)條件，否則容易導(dǎo)致機(jī)械頻繁故障，嚴(yán)重影響連續(xù)作業(yè)[2]。

2）地質(zhì)條件。地質(zhì)條件是影響底板抽放巷快速成巷的先決條件，若地質(zhì)條件復(fù)雜則會(huì)大大影響掘進(jìn)速度和成巷效果，故底板抽放巷層位的選擇是影響快速成巷的關(guān)鍵因素[3]。

3）巷道支護(hù)。底板抽放巷一般采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式，錨桿、索的施工密度大，繁雜的支護(hù)程序和高密度的支護(hù)形式，嚴(yán)重地制約掘進(jìn)速度。

4）運(yùn)輸系統(tǒng)。巖巷掘進(jìn)最重要的環(huán)節(jié)就是出矸，現(xiàn)有一般使用礦車(chē)，工序繁雜，無(wú)法進(jìn)行連續(xù)性。

5）作業(yè)方式。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，巷道掘進(jìn)過(guò)程中支護(hù)耗時(shí)所占比重達(dá)到70%，若能實(shí)現(xiàn)掘支一體化作業(yè)，則可優(yōu)化掘進(jìn)時(shí)間，提高掘進(jìn)效率。

6）管理水平。高效的組織管理模式和良好的獎(jiǎng)懲制度，能促進(jìn)技術(shù)人員的安全意識(shí)、工作積極性以及各工序的銜接能力等方面得到較大的提高。

3 巖巷綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)

1）改進(jìn)掘進(jìn)技術(shù)裝備。高效機(jī)械化掘進(jìn)是巷道快速掘進(jìn)技術(shù)的必要條件，要提高掘進(jìn)效率，就必須采用綜合機(jī)械化作業(yè)，才能適應(yīng)礦井多變的地質(zhì)條件。在充分考慮掘進(jìn)層位圍巖情況的基礎(chǔ)上，引入EBZ－318型掘進(jìn)機(jī)，這套設(shè)備的特點(diǎn)為效率高、重心低、工作穩(wěn)定性好；破巖能力強(qiáng)，截齒能力強(qiáng)；元部件可靠性高；系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，便于維護(hù)。掘進(jìn)機(jī)截割功率318 kW，裝機(jī)總功率318 kW，質(zhì)量128 t，截割斷面5 000 mm×4 800 mm，可截割普氏系數(shù)為8以下的巖石：最大切割巖石的強(qiáng)度為10 MPa。適應(yīng)坡度±19°，外形尺寸長(zhǎng)×寬×高13 100 mm×2 910 mm×2 630 mm。

2）合理選擇掘進(jìn)層位。礦井以往底板抽放巷層位選擇時(shí)，均在煤層以下8～12 m左右的L9灰?guī)r底界掘進(jìn)中（L9灰距L8灰?guī)r間距1.8～2.0 m），巷道中高一般3.2 m，掘進(jìn)期間需破8灰?guī)r1.2～1.4 m，一是L8灰?guī)r硬度系數(shù)在8～20，現(xiàn)有國(guó)內(nèi)的綜掘機(jī)無(wú)法直接截割，需人工松動(dòng)爆破掘進(jìn)，單班循環(huán)進(jìn)尺嚴(yán)重受限。二是L9灰?guī)r以下有一層0.1～0.3 m煤線，極易冒落，支護(hù)困難，成線差，后期施工穿層孔時(shí)，容易引起塌孔，冒落。三是距煤層較近，規(guī)定控制7 m的法線距離，掘進(jìn)期間受構(gòu)造影響容易誤揭煤。綜合以上分析，選擇合適的掘進(jìn)層位尤為重要，故礦井選擇L8灰?guī)r底界作為掘進(jìn)標(biāo)志層，此層位厚度8～12 m，距煤層法線距離18～20 m，硬度系數(shù)8～20，支護(hù)簡(jiǎn)單，完全符合礦井實(shí)際情況。

3）巷道斷面及支護(hù)優(yōu)化。巷道支護(hù)為錨網(wǎng)索+噴漿聯(lián)合支護(hù)，以錨桿和金屬網(wǎng)支護(hù)為主，配以錨索補(bǔ)強(qiáng)。因此從經(jīng)濟(jì)角度考慮，在滿足通風(fēng)的要求、鉆機(jī)布置要求、掘進(jìn)設(shè)備尺寸的前提下，對(duì)巷道規(guī)格進(jìn)行優(yōu)化，確定巷道的掘進(jìn)寬度為5 000 mm，掘進(jìn)高度3 200 mm。沿L8灰?guī)r底界掘進(jìn)，直接頂為L(zhǎng)8灰?guī)r，平均厚度9.65 m，屬于穩(wěn)定巖層，適合錨網(wǎng)支護(hù)。根據(jù)懸吊理論計(jì)算，并結(jié)合礦井現(xiàn)有錨桿類(lèi)型，以及與相近巷道的支護(hù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行類(lèi)比分析，確定巷道頂、幫部選用Ф22×2 400 mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，頂部錨桿間、排距1 400 mm×1 200 mm，幫部錨桿間、排距1 000 mm×1 200 mm，有原來(lái)單排循環(huán)進(jìn)尺0.8 m調(diào)整為1.2 m，錨桿由原來(lái)的18根優(yōu)化為12根，全斷面采用鋼筋網(wǎng)護(hù)頂、幫，鋼筋網(wǎng)規(guī)格為：1 500 mm×1 100 mm，網(wǎng)孔規(guī)格75 mm，網(wǎng)與網(wǎng)搭接長(zhǎng)度不小于100 mm，相鄰兩塊網(wǎng)之間用14號(hào)鐵絲雙排連接，雙排連接、三花布置，雙股鐵絲捆扎不小于2圈。

4）完善運(yùn)輸系統(tǒng)。一是出矸系統(tǒng)的完善，在底抽巷車(chē)場(chǎng)口處施工出矸倉(cāng)（長(zhǎng)20 m×寬2.5 m×深2 m），保證可存6～8 m的矸石量，利用P-60型耙矸機(jī)出矸至礦車(chē)內(nèi)，再利用電瓶車(chē)（1次8～10輛礦車(chē)）中轉(zhuǎn)至主提升中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)出矸的工作方式，極大較少出矸系統(tǒng)人員和時(shí)間。二是軌道運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化，由原來(lái)無(wú)極繩絞車(chē)運(yùn)輸改為氣動(dòng)單軌道系統(tǒng)，較少了軌道敷設(shè)的工序，極大縮減了運(yùn)輸人員和作業(yè)工程量。

5）抓好作業(yè)循環(huán)組織。在掘進(jìn)生產(chǎn)中以割矸、上網(wǎng)、支護(hù)、出矸等關(guān)鍵工序?yàn)橹骶€，其他工序盡量做到平行作業(yè)。在支護(hù)同時(shí)使用3～4臺(tái)錨桿鉆機(jī)施工頂板錨桿，2臺(tái)手持式風(fēng)鉆施工護(hù)幫錨桿，同時(shí)優(yōu)化錨桿施工程序，在鉆孔施工同時(shí)，由裝桿人員將錨桿、托板、墊片等按順序安裝成套，注桿時(shí)一次性注入，使支護(hù)時(shí)間由原來(lái)的70 min下降到40 min，極大地提高了工作效率。

6）靠機(jī)制調(diào)動(dòng)積極性。一是制定《進(jìn)尺臺(tái)階激勵(lì)管理辦法》，每月制定內(nèi)部進(jìn)尺基數(shù)，完成進(jìn)尺計(jì)劃按獎(jiǎng)勵(lì)基數(shù)兌現(xiàn)，獎(jiǎng)勵(lì)基數(shù)為2萬(wàn)元（單個(gè)掘進(jìn)工作面），提高了班組安全快速掘進(jìn)的積極性。二是為了強(qiáng)化激勵(lì)機(jī)制，采用靈活多樣的工資分配政策調(diào)動(dòng)員工生產(chǎn)的積極性，工資向技、苦、臟、累、險(xiǎn)崗位傾斜，真正實(shí)現(xiàn)多勞多得。實(shí)行責(zé)任追究。班組內(nèi)按工種分成頂板支護(hù)、護(hù)幫支護(hù)、掛網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)等班組，分別承包巷道成型、支護(hù)質(zhì)量、聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量等。三是礦井制定了《掘進(jìn)巷道工程支護(hù)質(zhì)量及工資結(jié)算驗(yàn)收考核管理辦法》，每旬對(duì)各掘進(jìn)巷道進(jìn)行工程質(zhì)量驗(yàn)收，并于月底進(jìn)行全面復(fù)驗(yàn)，驗(yàn)收結(jié)果直接與施工隊(duì)組當(dāng)月工資掛鉤，不合格進(jìn)尺直接扣除，同時(shí)對(duì)施工責(zé)任者進(jìn)行重罰，要求其采取措施進(jìn)行整改，促進(jìn)施工人員按標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，施工合格工程。

4 應(yīng)用效果

1）巷道掘進(jìn)裝備技術(shù)是快速掘進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵，通過(guò)引進(jìn)EBZ-318懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，巷道掘進(jìn)效率得到顯著提高，巷道的日進(jìn)場(chǎng)由原來(lái)的掘進(jìn)進(jìn)尺2.4 m/d，提高到8 m以上，月進(jìn)尺維持在130 m以上，最高155 m，掘進(jìn)速度提高了3倍，掘進(jìn)效率大幅提高。

2）在巷道圍巖穩(wěn)定的情況下，由原來(lái)單排循環(huán)進(jìn)尺0.8 m調(diào)整為1.2 m，錨桿由原來(lái)的15根優(yōu)化為12根。

3）在巷道斷面及支護(hù)優(yōu)化后，先后安裝9臺(tái)頂板離層儀，通過(guò)日常對(duì)頂板離層儀數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)9處觀測(cè)點(diǎn)（近300 mm范圍內(nèi)）沒(méi)有離層現(xiàn)象，頂?shù)装逡平孔畲笞兓癁? mm，兩幫移近量最大變化6 mm，支護(hù)強(qiáng)度完全滿足巷道支護(hù)需求。