浅谈岩巷综掘机在快速掘进中的应用

2014-12-13赵桃园

江西煤炭科技 2014年4期

赵桃园，阚磊

（安徽皖北煤电集团钱营孜煤矿，安徽宿州 234000）

1 概况

钱营孜煤矿设计生产能力为3.85 Mt／a，西三采区为矿井的接替采区，西三采区胶带机巷的施工直接影响着矿井的正常生产接替，目前施工的西三胶带机巷设计长度3000m，坡度3‰，断面为14.95m2，该巷道位于W3213工作面采空区下10～20m，巷道基本沿地层走向施工，施工方向视倾角为1°左右，巷道围岩受采空区扰动大。岩性主要为泥岩，部分区域含有砂岩，施工巷道内岩石硬度系数f＜7。巷道虽受到砂岩裂隙水威胁，一般出水量不大，表现为顶底板滴淋、渗水，正常涌水量小于1m3／h，具备采用岩巷综掘作业线施工的条件。

西三采区胶带机巷施工初期采用炮掘施工，受工序复杂、工人劳动强度大等多种因素综合影响，岩巷炮掘速度最快为130m／月，最慢为61m／月，且工效低（各月进尺情况及工效见表1），没有达到现代化矿井的快速掘进水平。当前岩巷掘进速度过慢，将会严重影响未来采区正常生产接替，此外，采用炮掘工艺对巷道围岩破坏程度大，提高了巷道后期维护成本，也影响到煤矿的生产经济效益。因此，需要根据现场实际条件，研究以综合机械化设备为基础的岩巷掘进施工工艺，进而提高岩巷掘巷效率和成巷质量。

表1 钱营孜煤矿西三采区胶带机巷炮掘施工各月进尺及工效

2 优化施工工艺，实现快速掘进

针对以上现状以及存在的问题，钱营孜煤矿为了解决采掘接替困难，实现巷道的快速掘进，主要对掘进设备、支护参数、施工工艺、劳动组织、运输系统等方面进行了优化，同时对员工业务技能做出严格要求，加大奖罚力度，实施效果显著。

2.1 掘进设备优化

西三采区胶带机巷炮掘施工时原采用人工钻眼放炮方式掘进，P-60耙矸机扒矸石，矸石落入1.5t矿车内，人工推车后由8t蓄电池机车牵引运输，这种施工方式劳动效率较为低下。

采用机械化设备掘进后，现改用EBZ-260掘进机掘进、SDJ-80胶带机出矸、矸石落入1.5t矿车内，采用慢速绞车拉车后由8t蓄电池机车牵引运输，同时采用QOS-420LZ除尘风机对巷道进行降尘，大大提高了巷道的掘进速度，降低了岩尘（见图1）。

图1 西三胶带机巷综合机械化掘进设备布置示意

2.2 优化支护设计

由于岩巷综掘施工取消了打眼放炮环节，对巷道围岩松动圈破坏范围小，经中国矿业大学对该矿围岩分类研究，根据施工工艺的不同，采用差异化支护，将巷道帮部锚杆由Φ22mm×2400mm 变为Φ22mm×2000mm，间排距由800mm×800mm 变为800mm×900mm，同时采取了取消初喷，直接复喷一次成巷，此项措施大大节约了支护时间，为综掘快速掘进创造了条件。

按照西三胶带机大巷更改支护参数前后的统计，每100m 巷道（13根／排）可节省出支护208根（顶部节省125根，帮部节省83根）锚杆的时间，现场施工时每根锚杆从打眼至安装结束平均需要5min左右（在平行作业情况下，锚杆支护需要时间最少，施工2.0m 深眼比2.4m 深眼可节省时间20%左右，故帮部施工每根锚杆节省时间较多），预计可节约时间18.7h，根据岩巷综掘正规循环计算，18.7h可以完成2～3个循环进尺4～5m 左右。

2.3 岩巷综掘施工工艺和劳动组织

（1）施工顺序

综掘机掘进：交接班→安全确认→检查瓦斯、综掘机割岩→敲帮问顶→挂金属网→打设临时支护→挂防片帮网→打设上部锚杆→检查瓦斯、出矸→挂金属网、打下部锚杆→喷浆

综掘施工与普通爆破作业法相比，少了打眼爆破程序，施工工艺简单，现场可操作性增强；同时机械化程度提高，割、装、运全部机械化操作；迎头作业人员减少，提高了劳动效率。

（2）循环组织：采用单班正规循环作业，每小班一个循环1.8m，一日三循环，每循环切割进尺一般为2h，锚网喷支护及出矸石需要6h，机掘圆班进尺5.4m（见图2）。

（3）定员定编、劳动组织情况

施工队伍定编为83 人。队长及技术员3 人，小班职工60人，负责迎头进尺；后路职工12 人，负责文明生产，打永久水沟；机电小班8人，负责设备、机械化作业线检修维护。与炮掘相比岗位增加：掘进机司机，减少耙矸机司机、打眼工；机电工人数增加较多。循环方式：采用“三八”制作业，一小班一循环，一日三循环。

图2 西三胶带机巷综合机械化掘进正规作业循环图表示意

2.4 改善运矸系统

采用掘进机装岩，皮带机配合1.5t矿车联合出矸。

出矸系统为：掘进机装矸→西三胶皮带机→1.5t矿车—→西三胶2＃联巷→西三轨道大巷→西一提料上山下部车场→西翼轨道大巷→电瓶车运至副井下口→地面。

2.5 加大奖罚力度，提高工人业务水平

综掘司机的技术水平是进尺快慢的关键。为提高综掘机司机技术水平，开展司机技术比拼，每天根据小班写实记录统计数据，对掘进速度快、掘进质量高的司机进行加分奖励。通过技术比拼，综掘司机水平明显提高，每循环掘进速度由原来的90min减少到60min，掘进后巷道轮廓平整，杜绝了超、欠挖现象；同时，对锚杆支护工也采取了同等激励机制，取得了良好的效果。

3 使用初期存在的几个问题及改进

使用初期存在的主要问题包括：因除尘风机安装在皮带机机尾承载梁上，导致机尾承载梁长度不足；除尘风机风量与迎头风量不匹配，造成除尘效果差；掘进机操作时截割电机过载故障频繁，掘进效率低。

针对以上情况，进行了改进：将机尾承载梁延长两节，安装了风量调节装置，将掘进机切割功率设定值加大，同时对操作人员进行现场培训，掌握合理的切割方法。此外，为加快施工进度，掘进头采用取消初喷，复喷滞后的措施，出矸系统上改进落矸漏斗，实现不间断运输。通过上述措施，掘进机组进入正常运转状态，最高班进4排（3.6 m），最高日进11排（9.9m），最高月进245m。

4 岩巷综掘工艺实施效果和技术经济参数比较

通过以上几点改进之后，西三胶带机巷月进尺量及工效有了较为显著的提高（各月进尺情况及工效见表2）。通过比较采用炮掘和综掘各项经济指标，可见通过采用岩巷综掘工艺，巷道的掘进成本也有了大幅下降，掘巷成本由4477元／m，下降到3319 元／m，综掘5 个月共进尺970 m，节省费用1123260元，同时综掘5个月内比炮掘多进尺459m。