千米深井采掘运输新工艺及新设备研究与应用

陈冬冬

（国投新集能源股份有限公司口孜东矿，安徽 阜阳236153）

1 概况

口孜东矿属于典型的千米深井，煤层埋藏深，井下巷道处于高地应力、高地温环境下，加上巨厚表土层及薄基岩等诸多复杂地质因素的影响，致使围岩呈现出明显的软岩特性，巷道围岩变形、破坏已成为影响矿井安全生产的关键因素之一。口孜东矿在巷道掘进和支护支护方面经过了一系列的试验、改革及创新，取得了一定的成果，但随着井下巷道的不断延伸和增多，巷道间的扰动影响也在逐渐扩大，形成应力叠加，从而造成巷道的进一步变形，“前掘后修”、“边掘边修”、“多次返修”等问题加剧，严重制约和影响矿井的安全生产。因此开展减小巷道开挖后的扰动影响、一次成巷及时支护等试验研究，实现有效控制巷道围岩稳定性势在必行。

2 采掘运输系统

2.1 优化巷道设计建立连续快速作业线

在设计巷道布置方案时，充分结合围岩地质特征，选择层位较为稳定的岩层布置巷道，为掘进生产线获得较高掘进速度提供适宜的巷道顶板条件，进而获得较大的控顶距，减少掘进与支护之间的相对影响。

为更大程度上减小巷道开挖后深部围岩受扰动效应影响，充分发挥围岩的自承载能力，采用EBZ200型综掘机由下而上左右截割的方式，对巷道进行分层截割；通过综掘机自移式转载机连接出矸皮带系统，出矸皮带系统由SSJ-1000型皮带机构成，皮带系统连接主运矸石系统，通过矸石缓冲仓转运至副井矸石仓，通过矸石箕斗升井，形成连续出矸系统。

2.2 侧卸式铲车的运用

引进德国DH-L2000侧卸式装岩机，该装岩机是德国DH公司全新一代的产品，属履带行走的无轨装载设备，操作方便灵活，主要用于煤巷、半煤岩巷、全岩巷中煤、岩及其它物料的装载。

该产品具有插入力大、机动性好、全断面作业、安全性好、一机多用等特点。其装卸能力最大为2.2m3/分，功率90kW，可以实现软岩一次性卧底800-1000mm，排矸效率大大提高。除完成装载作业外，还可充当支护时的工作平台，完成工作面短距离运输、卧底、清帮等工作，大大提高了劳动生产效率，降低了工人的劳动强度。

2.3 合理确定施工组织

在巷道掘进成巷后，综掘机后撤至安全区域，迎头进行一次锚杆支护，同时采用侧卸式装岩机对迎头后方进行出矸和清理浮货，滞后迎头进行锚索支护，形成各工序平行作业格局，实现支护时间的压缩，最大限度重叠工作空间。

1）加强各机械化设备的协调配合，最大限度发挥机械化设备的优越性。

2）将各工序进行分解，固定工种、固定岗位、固定人员进行同一工序的操作，使工序达到标准化配置，使工人重复操作同一工序，从而熟练化，达到流水线作业。

3）施工作业必须根据劳动组织的人员配备，合理安排各道工序，工序与工序之间尽量做到交叉、平行作业，以充分利用工作时间，提高工时利用率和单产单进水平。

2.4 干式除尘风机运用

整套设备是为巷道掘进机或全断面掘进机除尘服务，设备通过管道或风筒系统将含尘风流吸入并输送到干式除尘器那里，在过滤器内含尘风流首先经流经粗颗粒分离器分离出来。随后经过初步净化的含尘风流通过风道均匀地分配到紧凑型滤芯上，风流由外到内流动，从而将粉尘挡在紧凑型滤芯外壁上，实现净化清洁风流。

矸石除尘风机的运用，极大程度上优化了采掘工作面的工作环境，在一定程度上提高了工作效率，又实现了最大程度上的以人为本效益。

2.5 加强人员培训及现场管理

1）该快速自动化掘进作业线建设前，矿多次组织召开专题会与现场会，组织技术人员结合图纸资料等，仔细研究设备技术参数、尽快熟悉设备的各项性能、操作技巧。与此同时，施工队编制了专项安全技术措施，并贯彻到每一位职工，要求基层管理人员要深入学习先进设备的理论知识与实操技能，加强对设备的现场管理。机电技术人员要切实做好设备的维护与保养工作，保证设备安全、高效运转。

2）高度重视先进设备的引进、安装调试、入井使用及维修保养等各个环节，充分发挥先进设备的重要作用，为矿井建设再提速，为建设高科技、自动化、安全高效矿井保驾护航。对到矿的新设备，安排各单位优秀职工进行集中培训学习。

3）在队伍结构和人员配置下功夫，从班队长到特殊工种，必须做到证件齐全，新老员工搭配合理，不断加强“导师带徒”工作，充分提高职工的综合操作素质和业务技能；完善区队质量体系，加大标准化班组建设力度。

3 几点体会

1）深井支护是全国乃至世界性难题，必须与地质条件相结合，没有一种支护方式能解决所有矿井问题。各个地区，各矿都有着特殊的地质条件，其所处的板块、地层结构、地应力大小、方向、围岩条件及岩石力学参数、裂隙发育程度等地质条件都有差距，必须针对各矿具体实际，研究采取相应对策。

2）口孜东矿巷道变形之快，压力之大较为罕见，必须坚定不移地选择综合机械化掘进方式联合采取复合支护技术，推进口孜东矿深井支护系列研究发展，与此同时加强口孜东矿矿压规律研究。

3）巷道支护必须优先从设计源头考虑，尽量选择砂岩类顶板，以采取工艺相对较为简单的支护形式，若条件不允许时再考虑其他支护形式。

4）必须坚持掘锚注、修锚注一体化工艺。锚注一体化是深井支护一个极其重要的环节，是解决深井软岩支护最基本的要求，只有实现锚注一体化，才能使松动圈内软岩重新形成一个整体，提高围岩本身的支撑力，最大限度减少围岩变形。推行掘锚注、修锚注一体化施工工艺，根据实际可进行二次锚注和多次锚注。注浆工艺要进行优化，也可试行深浅孔交替注浆方式，即先进行浅孔灌注，提高浅部围岩强度，为深孔高压注浆创造条件后，再进行深孔注浆，大范围提高巷道围岩强度，提高支护效果。局部巷道底板实施注浆。局部地段可进行底板注浆及施工墙角锚杆及底部锚索，封闭底板，防止巷道底膨。

5）要正确处理好支护效果与掘进施工进度的关系。复合支护工序复杂，必然对施工进度造成影响。为了保进度、保投产仅采取简单的锚网索喷支护，甚至深部巷道都不采取注浆工艺，时间一长，施工巷道损坏严重，无法使用，不得不投入大量的巷修队伍进行修护，而围岩破坏后，支护难度更大，形成恶性循环，其投入远大于一次到位的支护方式。

6）产学研结合，与科研院校进行深井支护试验，成功后推广。产学研结合是技术研究的方向，国内所有深井与科研院校都有不同程度的合作，合作的前提必须是真正的解决现场问题，即使不能全面解决，也能在某个方面有所突破，为我们开拓思路。