大断面岩巷机械化作业线快速掘进施工技术应用

张云魁 祁乐

（河南能源化工集团鹤煤三矿，河南鹤壁 458000）

大断面岩巷机械化作业线快速掘进施工技术应用

张云魁 祁乐

（河南能源化工集团鹤煤三矿，河南鹤壁 458000）

为了解决鹤煤三矿采掘工作面的接替日益紧张的难题，提高其四水平南翼皮带巷的掘进速度，从破、装、运等影响因素，采用液压掘进钻车钻孔+挖掘装载机装岩+矿车出矸的岩巷机械化作业线。实践表明，该机械化作业线提高了岩巷掘进速度和工程质量，降低了劳动强度，为矿井的安全高效生产打下了坚实基础。

大断面巷道；快速掘进；岩巷机械化作业线

钻爆法和综合机械化掘进法是目前煤矿岩巷掘进采用的主要方法，多数矿井普遍采用钻爆法进行掘进。而从使用情况来看，钻眼爆破法是我国煤矿岩巷掘进主要应用的破岩方法，广泛运用于各种岩巷掘进机械化作业线中，约占总巷道掘进的90%以上［1］。要使岩巷机械化作业线发挥高效率，应从爆破效率、提装岩效率和缩短矸石转运时间三方面来考虑。本文以鹤煤三矿四水平南翼皮带巷为工程背景，针对该矿采掘紧张、巷道工程量大及掘进速度慢等问题，通过研究分析提出了液压掘进钻车钻孔+挖掘装载机装岩+矿车出矸的岩巷机械化作业线，有效地提高了掘进效率，为该矿的高效安全生产打下了坚实的基础。

1 工程概况

四水平南翼皮带巷位于鹤煤三矿第三水平，如图1所示，巷道全长910.5m，巷道设计断面为掘宽×高=5 200mm× 4 000mm；净断宽×高=5 000mm×3 800mm，直墙半圆拱断面，断面面积S掘=17.90m2，S净=16.32m2。支护方式为锚网喷支护，锚杆间排距为700mm×700mm，顶部采用11根φ22mm×2 000mm的螺纹钢锚杆，两边采用4根φ22mm× 2 000mm的螺纹钢锚杆，金属网由φ6.5mm钢筋加工，规格2 000mm×1 000mm，网目100mm×100mm，搭接100mm，喷厚100mm。砼强度等级为C20。四水平南翼皮带巷在中细粒砂岩和砂质泥岩中施工，岩石普氏硬度系数为3～4，预计正常涌水量为0.5～3.0m3/h，最大涌水量3.0～8.0m3/h，预计绝对瓦斯涌出量0.52m3/min。

图1 四水平南翼皮带巷平面示意图

2 岩巷作业线主要设备参数

2.1 CMJ2-17煤矿用液压掘进钻车

四水平南翼皮带巷采用CMJ2-17煤矿用液压掘进钻车进行钻孔（见图2），该钻车总功率55kW，总质量8.8t，钻车钻臂数量为2个，钻孔直径φ43mm，钻孔深度2 600mm，钻孔速率4m/min，工作范围（宽×高）=（2 000× 2 000）～（5 500×4 200），运行状态尺寸（长×宽×高）= 7 400mm×1 160mm×1 750mm，外形尺寸（长×宽×高）= 702mm×200mm×192mm，摆角为内外45°，俯仰±180°，爬坡角度≤14°。

图2 CMJ2-17煤矿用液压掘进钻车结构示意图

2.2 ZWY-120/55L防爆型履带式挖掘装载机

四水平南翼皮带巷采用ZWY-120/55L防爆型履带式挖掘装载机进行装岩，该机为电机传动履带行走方式，机身运输状态长×宽×高=9 200mm×1 980mm×2 350mm，机身工作状态长×宽×高=9 200mm×1 980mm×2 350mm，整机质量13.2t，总功率55kW，爬坡能力≤32°，装载能力120m3/h，挖掘高度5 900mm，挖取距离2 470mm，工作臂最大回转角度±55°，最大工作压力32MPa。

3 岩巷作业线特性分析

3.1 液压钻车钻眼

相比于鹤煤三矿使用的YTP-28型气腿式凿岩机，CMJ2-17煤矿用液压掘进钻车具有以下几项优势。

3.1.1 钻眼速率快。四水平南翼皮带巷巷道共布置了78个炮眼，采用CMJ2-17液压掘进钻车可在70min内完成，而气动凿岩机则需要200min，钻眼速度大幅提升，极大地缩短了钻孔和正规循环时间，降低了人员的劳动强度。

3.1.2 钻孔质量高。在使用传统的YTP-28气腿式凿岩机进行钻眼时，由于人工打眼，因此很难使钻孔达到“平、直、齐、准”，钻孔质量差。而采用液压钻车钻眼进行钻取炮眼时，眼孔质量较高，爆破后的巷道成型较好，也节省了材料。

3.1.3 改善了工人作业环境，施工安全系数较高。较气动凿岩机相比，液压掘进钻车钻眼时，作业环境噪声降低，减小了粉尘浓度，增强了能见度，改善了作业环境。钻车操作人员位置距离工作面5～7m，在永久支护下工作，不会因冒顶、片帮而发生人员伤亡事故，也不会出现断钎伤人现象，增加了施工的安全系数。

3.2 “挖掘装载机+胶带运输机+矿车”排矸系统

在岩巷掘进中，装岩排矸是岩巷钻爆施工耗时最多的工序，一般占循环作业时间的50%左右。而随着矿井岩巷掘进机械化水平的提高，相应的矿井装岩、运输能力已成为制约巷道掘进技术发展的重要因素［2］。因此，四水平南翼皮带巷针对断面大，装岩排矸多，采用了“挖掘装载机+胶带运输机+矿车”的连续排矸运输方式，与传统的“耙斗装岩机+矿车”的间断排矸相比，该运输方式有以下优点。

3.2.1 出矸效率明显提高。传统的“耙斗装岩机+矿车”的间断不连续排矸系统装岩排矸时间较长，且出矸不彻底，尤其是在巷道两边的下部需安排人员清理，耗时费力，同时耙斗装岩机工作方式落后，且需随着巷道的掘进频繁移动和固定尾轮，而其使用的钢丝绳也存在较大的安全隐患。“挖掘装载机+胶带运输机+矿车”的连续排矸系统中挖掘装载机机动灵活，扒矸范围大，能将工作面的矸石清理干净，且矸石经过临时矸石仓可以随时放矸，可使掘进和排矸平行作业，极大地缩短了装岩排矸的时间，提高了生产效率。

3.2.2 节省了设备移动时间。传统的“耙斗装岩机+矿车”的间断不连续排矸系统需要停掘1个圆班专门进行移耙岩机和钉道工作，不仅占用时间和人力，而且危险因素较多；“挖掘装载机+胶带运输机+矿车”的连续排矸系统每施工10m就前移1次机尾，而且省去了钉道时间。因此，“挖掘装载机+胶带运输机+矿车”的连续排矸系统省时省力，安全高效。

3.3 岩巷作业线使用中存在的问题

①液压掘进钻车和防爆型履带式挖掘装载机机械化程度高，对操作人员和维修人员的素质和技能要求较高；②钻孔冲击力大，在工作面岩石破碎，掘进工作面易出现片帮，因此装药前需对工作面掉落矸石进行清理，占用一定的时间和人力。

4 结语

采用该岩巷作业以来，月掘进速度均在90m左右，工程质量得到了大幅提升，钻眼速率快，钻孔质量较高，保证了光爆效果；同时，降低了工人的劳动强度，节省了人力，提高了劳动效率，实现了大断面岩巷安全、快速、高效掘进。

［1］赵宏伟.我国煤矿岩巷快速掘进技术现状及展望［J］.煤炭科学技术，2012（1）：5-7.

［2］刘鹏，柳维.大断面斜巷机械化配套快速施工［J］.建井技术，2012（5）：13-15.

Application of Rapid Excavation in Large-section Rock Roadway Mechanized Operation Line

Zhang Yunkui Qi Le
（Hebi No.3 Coal Mine，Henan Energy and Chemical Industry Group，Hebi Henan 458000）

In order to solve the problem of increasing tension in the mining face of Hebi No.3 Coal Mine,and to im⁃prove the driving speed of its four-level south wing belt roadway,the drilling,drilling and digging of hydraulic driv⁃ing drilling rig were adopted.Loader rock+tub loaded rock out of the rock mechanized operation line.Practice shows that the mechanized operation line has improved the speed of rock tunneling and engineering quality,reduced the labor intensity,and laid a solid foundation for the safe and efficient production of the mine.

large section roadway；rapid excavation；rock road mechanized operation line

TD263.3

：A

：1003-5168（2017）01-0089-02

2016-12-03

张云魁（1985-），男，专科，助理工程师，研究方向：巷道掘进技术。