己组煤层快速掘进工艺的研究与应用

王站立

摘要：本文主要研究如何用有效、经济和安全的方法，来破碎和开挖井巷断面内的岩石，并维持井巷工程断面外的围岩稳定性。

关键词：快速掘进工艺 研究与应用

随着矿井开采技术和装备的发展，以及开采地质条件的复杂化，施工难度日益增大，如何用有效、经济和安全的方法，来破碎和开挖井巷断面内的岩石，并维持井巷工程断面外的围岩稳定性，也是平顶山矿区普遍存在的问题。本课题结合二矿己16煤层、己17煤层煤岩软、巷道压力大、难支护的实际情况，大胆推进新工艺，改变传统的工字钢、锚网支护手段，尝试使用U29可缩性拱形棚子，结合掘进机——胶带转载机——可伸缩胶带输送机的作业线，实现了巷道的快速掘进，创下了二矿己组煤单月进尺最高记录，创造了巨大的经济效益。

1 支护形式

①临时支护：架设前探梁，戴帽顶柱进行临时支护。

②永久支护：采用矿用11#工字钢搭抬棚（交岔点处）和U29可缩性拱形棚子支护。

2 支护设计选型及规格

架棚支护规格：

①交岔点处采用矿用11#工字钢搭抬棚支护，其巷道支护材料规格见交岔点施工放大图。棚距600mm，允许差±100mm，邦顶采用金属网护邦护顶、采用小板、楔子背刹严实。机巷采用U29拱形棚子支护，拱梁长为2.33m（皮带机头处2.7m），拱腿长为2.53m（皮带机头处2.19m）。净宽为3.74m（皮带机头处4.5m），净高（中高）为2.8m。棚距600mm（皮带机头处500mm），允许差±100mm，邦顶采用金属网密集护邦护顶、采用小板均匀布置背刹严实。（巷道支护与断面布置图见附图）。

②巷支护及各种道管线吊挂布置图

包括：巷道支护与管线布置图；局部地点施工图（1：

50）。

巷道特征及每米巷道支护材料消耗量（表1）。

3 施工方法

施工工序：交接班→安全检查→延接皮带→开机检查→掘进机切割掘进→出碴→敲邦问顶→前移前探梁临时支护→刷邦挂网→架棚永久支护→自检。

4 掘进机施工过程

4.1 机械配置

EBZ-160型掘进机一部，800胶带运输机两部，风镐一台，单极泵和潜水泵若干台。

4.2 截割示意图及说明

司机操纵掘进机时，依靠截割臂的摆动和切割头的旋转破落煤岩，所破煤岩经转载机和皮带运输，掘进机切割一个循环后停机，将掘进机退出，架棚支护。

右图中箭头表示切割方向，切割时先横向切割下部煤层，然后依次向上切割，最后刷帮。

4.3 该项目与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较（包括存在问题及改进措施）

①推动了煤炭行业技术创新，尤其是掘进工作面迎头顶板、瓦斯、防治水管理的技术创新。②施工人员在复杂地质条件下应用新型设备、新技术、优化工艺施工作业，提高了掘进工作面迎头施工的安全系数。③该项目成功实施，提高了掘进工作面各项工作的安全可靠度，杜绝了各类事故的发生。实现了矿井高度集中化生产，安全管理工作得到了进一步加强，提高了矿井安全系数，从技术上改善了矿井的安全生产环境，有利于矿井安全生产和矿区可持续发展和矿区和谐稳定。为二矿树立和落实科学发展观创建安全高效矿井奠定了坚实的基础。

4.4 经济效益情况

①提高了掘进工时利用率，工作面每月单头可多进尺304m，在投入同等掘进费用的条件下，掘进工作面2009年共多生产原煤（掘进煤）4.3万吨。

②减少了材料消耗。据测算，掘进工作面单头单月雷管消耗节省450发，炸药消耗节省900千克，单价按雷管每发2.2元、雷管每千克10元计算。掘进工作面单头单月截齿消耗降低了150个，120型截齿按单价每个125元计算。年节约材料消耗：

W2=11×（2.2×450+10×900）=109890元；

W2=11×125×150=206250元；

W2=109890元+206250元=316140元=31.6万元；

式中：11——1年按生产11个月计。

③减少了工伤医护费。掘进工作面新设备新技术的应用，杜绝了人员在迎头施工、运料时的工伤事故。据统计，平均每一个掘进工作面月减少工伤的医治的护理费8100元，掘进工作面年节约工伤医护费：

W3=8100×12=97200元=9.7万元。

④2009年创经济效益：

W=W1+W2+W3=642.6+31.6+9.7=683.9万元。

4.5 社会效益

①推动了煤炭行业技术创新，尤其是掘进工作面迎头顶板、瓦斯、防治水管理的技术创新。

②施工人员在复杂地质条件下应用新型设备、新技术、优化工艺施工作业，提高了掘进工作面迎头施工的安全度。

③该项目成功实施，提高了掘进工作面各项工作的安全可靠度，杜绝了各类事故的发生。实现了矿井高度集中化生产，安全管理工作得到了进一步加强，提高了矿井安全系数，从技术上改善了矿井的安全生产环境，有利于矿井安全生产和矿区可持续发展和矿区和谐稳定。为二矿树立和落实科学发展观创建安全高效矿井奠定了坚实的基础。

4.6 应用情况

①新型综掘设备快速掘进与普通综掘设备及施工方法相比，具有掘进生产效率高、减少对围岩的震动破坏、安全有保障、巷道返修率低、作业人员劳动强度低等许多优点。

②该技术实践成功的吸收、运用了一系列锚杆支护的先进、成熟技术；科学合理地安排了施工工艺和多种工序；实行了“皮带运料”，很好地解决了大量材料的供应问题；克服了顶板破碎、上帮片冒以及过断层、煤层变薄等不利因素的影响。2009年8月实现了瓦斯异常区域、地应力大复杂地质条件下创造己组煤单进304m的新纪录。中平能化集团在同行业处于领先水平。

③为复杂地质条件下，推广应用综掘技术树立了信心，提供了有价值的经验。

参考文献：

[1]张勇.煤矿岩巷快速掘进工艺研究[J].科技與企业，2012（22）.

[2]赵学社.煤矿高效掘进技术现状与发展趋势[J].煤炭科学技术，2007（04）.

[3]秦炼，翁明海，李长龙，张洪龙.煤巷快速掘进技术[J].内蒙古煤炭经济，2002（S1）.