大断面岩巷机械化掘进施工与组织研究

李国友

（国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿 安徽 阜阳 236235）

1 问题的提出

鉴于矿井生产需要，新集矿区矿井水平开拓、准备岩巷其施工断面平均在20m2，一般岩巷掘进中一般遇到断面接近20m2时，其岩巷进度将会明显下降，传统的炮掘工艺相对于大断面打眼时间长、出矸量大，且支护强度高的特点，单进一直处在60米～70米/月左右，其制约单进因素有：

1）巷道断面大，巷道均在4米以上，施工中采用分台阶施工，人工打眼时间长，速度慢，且炮眼数量多，工效低。

2）大断面岩巷矸石量大，耙矸机出矸，速度慢，平巷矿车接车，随着耙矸机的前移需要钉车场，人工推车、倒车距离长；斜巷轮眼提升出矸，速度更慢，斜巷连续提升安全隐患大，且影响斜巷喷浆、打锚索等工序平衡作业；如车皮供应不及时，迎头不能及时不矸，则无法进入下一循环作业。

3）炮掘在迎头岩性硬度较大时采用传统风锤施工，需打100～120个眼，不仅劳动强度大，而且所耗时间长。且风锤所配钻头直径只有¢32mm，装短径¢27炸药能量小，爆破效果差，在硬岩条件下小功率钻具不适合用中深孔爆破工艺进行爆破作业。循环单进仅1.6米/循环。

表1 炮掘掘进正规循环作业图表

2 施工组织研究

如何解决大断面岩巷单进问题，新集矿区经过多年摸索，其施工组织研究如下：

2.1 根据施工巷道岩性情况选择不同掘进设备

1）岩性硬度基本处F<6时，采用岩巷综掘机机掘作业；2）岩性硬度处在F＞6时，采用钻岩台车+装岩机炮掘作业。

2.2 建立岩巷快速连续出矸系统，改变传统车皮+耙矸机出矸模式

利用综掘机或装岩机快速出矸优势，在长距离大巷采用皮带机+链板机+车皮联合出矸（系统有优势可直接进入矸石胶带机进入矸石井直接出矸）。

该系统具备以下优点：

1）长距离岩巷，在向前延伸过程中，可直接延皮带，其接车地点固定。

2）大大减少皮带推车距离时间长，避免倒车速度慢，出矸慢。特别是长距离大断面上、下山岩巷掘进过程中，皮带机能避免车皮出矸斜巷提升时间长、安全隐患大、出矸时其它工序不能平衡作业等问题。

3）利用链板机两侧设瓦石挡矸墙，起临时储矸仓作用，在车皮供应不及时的情况下，可采用该系统临时储矸，不影响迎头出矸，起到连续出矸的作用。

2.3 改变传统施工工艺，提高施工工效

1）大断面在矸石硬度F<6采用EBZ200(H)型或WAV300型大功率岩巷综掘机施工，相对于传统炮掘，在大断面岩巷作业时有以下优势：

①切割速度快，全断面一次性切割，避免炮掘分两次放炮中诸多打眼、装药、连线、警戒、撤人、验炮等工序，工序利用相对比较科学，工效高。

表2 综掘机快速掘进正规循环作业图表

②安全系数高，综掘机作业，作业人员离迎头较远，相对于炮掘人工在迎头大断面山墙下作业，避免在山墙高度达到4米时人员在迎头作业时帮部及山墙矸石片掉伤人，安全系数要高。

③综掘机切割成型好，相对于放炮其围岩成型比较好，有利于巷道后期使用。

2）大断面硬岩采用德国BTRK1-PS408-COP163钻岩台车施工相对于传统的炮掘有以下优势：

①硬岩采用YT-7655风锤打眼，打眼难度大，进度慢，且人工劳动强度大。

②台车打眼，采用¢38mm的钻头，配φ35×330mm矿用三级水胶炸药，风锤打眼，采用¢32mm，配Ф27mm×430mm矿用三级水胶炸药，台车打眼，其单眼配炸药直径大，其对硬岩破坏能力要强，适合于采用中深孔爆破，其循环单体能达到2.4米，循环单进要高。

表3 钻岩台车掘进正规循环作业图表

3 施工单进对比

新集矿区经过多年探索和学习，在引进国内外先进设备的基础上，通过改进出矸系统，创新施工工艺，使得岩巷在断面大、支护强度高等不利因素下单进台车平均单进由原来的60米～70米/月提高到100米/月，最高单进达到140米/月；岩巷综掘平均单进在120米/月，最高单进达到210米/月。

4 结论

新集矿区通过多年来探索，通过引进先进的大功率设备、优化施工工序，创新施工工艺，使矿区大断面岩巷在不同岩性条件下单进有了大幅度提高，不仅仅减少了施工人员的劳动强度，更大大的提高了劳动工效和矿区大断面岩巷的单进水平，确保了矿区的生产接替，该施工组织研究的成功探索，为其它矿区在相同条件岩巷单进的提高具有普遍的指导意义，其经济价值和社会价值不可估量。［1］缪协兴，钱鸣高.采场围岩整体结构与砌体梁力学模型[J].矿山压力与顶板管理，1995，No.3-4：3～12.

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