平顶山矿区岩巷机械化快速掘进成套技术研究

文/孔建伟

随着采煤机械化程度不断提高，煤矿生产能力不断增大，尤其是很多矿井通过技改，生产能力大幅度提升，对矿井水平接替的施工进度也有了更高的要求。加快岩巷的掘进速度是缩短建井工期及保证生产接替的关键因素。

一、岩巷机械化快速施工技术分析

1.打眼效率高，改善了工人作业环境，提高了作业安全系数

钻车凿岩时，司机操作位置距工作面5m左右，工人作业安全得到有效保证。使用液压钻车打眼，可比风动凿岩机钻进效率提高6倍以上，钻进一个炮眼仅需2～3分钟，在硬岩中打眼效率更高。噪音降低10～15dB，功耗比降低1/3，没有废气污染，改善了作业环境。由于液压凿岩冲击波平缓，传递效率高，可较大幅度降低钻头、钻杆损耗。采用液压钻车凿岩，打眼工作每班仅需3人作业，减少了工作面工人数量。

2.装岩设备选用范围大

目前煤矿使用较多的是耙斗式装岩机和侧卸式装岩机。现在耙斗式装岩机已形成系列产品，近几年又研制成带调车盘的耙斗装岩机。耙斗装岩机适应性强，可以做平斜巷装岩之用，适用于12～20m2的各种断面。

3.可实现中孔爆破，爆破效率高

钻爆法施工，按炮眼深度将爆破分为：浅孔爆破（1.8m以下）、中深孔爆破（1.8～2.5m）、深孔爆破（2.6～4.0m）和超深孔爆破（4.0m以上）。

二、岩巷机械化快速施工技术研究

选择十一矿-593m水平西翼轨道大巷 （钻车配合侧卸装岩机），首一矿己二集中运输大巷（钻车配合耙斗装岩机）作为试验地点。

1.十一矿-593m水平西翼轨道大巷

十一矿-593m水平西翼轨道大巷沿己组煤层底板L2~L3灰岩，施工坡度-4‰。掘进高度3700mm，净高 3600 mm，掘进宽度 3800mm，净宽3600mm，S净=11.6m2，S 掘=12.5m2。

（1）施工作业工序优化。根据凿岩钻车打眼速度、侧卸式铲车装岩速度、平巷运输能力和立井提升能力制定出作业期间的施工工艺流程，作业循环采取两掘一喷。根据凿岩钻车施工的特点，要保证正规循环，结合现场条件，对施工工序进一步调整优化，多点平行，增加平行作业的时间，尤其针对放炮后出碴量大、出碴占循环作业时间长的情况，在优化施工工序时以出碴为关键工序，对三个生产小班均分配一定的出碴时间，并在出碴时尽量同其它工序如支护平行作业。

（2）运输系统优化。针对现场提升运输系统的特点，对地面翻矸系统进行合理改造，减少翻矸占用时间；对井下运输轨道在合适位置铺设车场，车场距工作面距离不大于100m；轨道铺设紧跟工作面，距工作面距离不大于15m，减少由于铲车装碴进退距离远造成的时间消耗。

通过上述运输系统的优化，减少了运输效率对工作面快速施工的影响，合理利用工时，有效地提高作业效率。

（3）劳动组织优化。实行项目管理制，项目经理部对工程施工组织管理工作全面负责，实行“三八”循环作业制。

（4）施工方法及劳动作业安排。施工方法：掘进采用钻爆法，全断面掘进，掘支单行作业，打眼采用CMJ17HT全液压凿岩钻车，光面爆破，毫秒延期电雷管引爆，正向装药，串联起爆，煤矿许用三级水胶炸药爆破，分次装药分次放炮，锚杆随掘随锚，装碴采用ZCD-60R型侧卸装岩机翻入1T矿车，由电机车运送至井底车场。

施工过程按“三八”循环作业，两掘一喷正规循环制，同时应合理组织平行交叉作业减少工序，平行作业的主要内容有：打上部锚杆、打眼与装岩平行作业；临时轨道铺设、掘砌水沟、维修侧卸式装岩机与打眼平行作业。

（5）支护参数设计。锚喷段永久支护：采用锚网喷+锚索支护，支护参数：锚杆采用高强树脂锚杆，型号为 φ20×2400mm， 间排距为 800×800mm，Z2335树脂药卷，每孔3卷树脂药；金属网为：φ4mm，网格100×100mm编织网，网搭接100mm；锚索间排距2000×1600mm，每排 2 根，锚索规格为 φ15.24mm，L=7000mm，每根锚索6支树脂药卷；喷浆厚度100mm，喷射砼强度为C20。

2.首一矿己二集中轨道大巷

（1）巷道基本情况。巷道位于己组煤层顶板砂岩中。巷道顶底板为中粒砂岩和白砂岩。巷道为半圆拱形，S 掘=20.04m2，S 净=18.3m2，岩石硬度系数 f>10。

（2）施工方法及工艺要求。采用钻爆法，集中轨道大巷断面采用全断面掘进，掘支单行作业。打眼采用CMJ17HT全液压凿岩钻车，毫秒电雷管正向装药，串联引爆，煤矿许用水胶炸药进行爆破，分次装药分次起爆，一次成巷，锚杆随掘随锚，最小控顶距不大于800mm，最大控顶距不大于800mm加一炮循环进尺;帮部锚杆及时跟上，空帮高度不大于2m；喷浆空顶距不大于两炮循环进尺。采用P-60B型耙斗机倒、耙碴，3T矿车承载，利用5T蓄电池电机车运输。

以出碴为关键工序，按“三八”循环作业，两掘一喷正规循环制。

（3）支护参数设计。巷道所受的压力主要是矿山静压力。围岩稳定状况为中等稳定。岩石硬度系数f>10。

锚喷段永久支护：采用锚网喷+锚索支护，支护参数：锚杆采用高强树脂锚杆，型号为φ20×2000mm，间排距为800×800mm，锚杆布置方式：巷顶拱部：每排布置10根；两帮各2根。Z2335树脂药卷，每孔3卷树脂药；金属网为：φ6mm，网格100×100mm编织网，网搭接100mm；锚索采用“二一二”三花布置，规格为 φ15.24×7000mm，间排距为 4000×3000mm，每孔五卷树脂药卷。喷浆厚度150mm，喷射砼强度为C20。

三、实施效果及分析

通过项目实施，工作面噪音降低了10～20db，改善了作业环境，降低了工人劳动强度，减少了工作面同时作业人数和每班配备人数，提高了施工安全保障。

1.机械化作业方式均适用于平巷。巷道倾角不大于15°时，可以使用液压钻车。在矿车供应不足或倾斜巷道施工时应选用耙斗装岩机作为装岩机具。

2.侧装机不适用于有涌水的巷道，工作面有积水，侧装机往返碾压，会导致底板泥泞、履带打滑，影响装岩效率。

3.钻车、侧装机均满足10～25m2的断面掘进需要。

4.岩巷机械化作业方式，应以装岩为关键工序，实现各工序的规范化，有利于正规循环作业。

5.减少了工作面同时作业人数和每班配备人数，提高了施工安全保障。

6.项目的实施，改善了作业环境，降低了工人劳动强度，社会效益显著。

7.应用岩巷机械化快速施工技术，可以保证岩巷单进稳定在130m/月以上，共实现增收节支278.3万元，推广效益将在1000万元以上。