煤矿斜井综掘机快速掘进施工技术管理探究

2018-03-20张云飞

山东煤炭科技 2018年7期

张云飞

（山西省长治经坊煤业有限公司，山西长治 047100）

1 工程概况

山西长治县经坊煤矿设计生产能力为2.40Mt/a，为斜立混合式开拓方式，矿井主要布置主斜井、副斜井、进风立井和回风立井4个井筒。其中主斜井井筒斜长717m，内净宽4.8m，标准净断面积为18m2，倾角22°，承担煤炭提升功能，兼做进风和安全出口；副斜井井筒长719m，内净宽6m，标准净断面积为27.5m2，倾角20°，承担材料和人员提升功能，兼作进风和安全出口。

井筒表土段较厚，达到几十米，主要以风沙积层、冲积层和黄土组成，土体松软，含水率低，土体粘结性差。表土层下为中细砂层，硬度较大，抗压强度达到98kPa。按照施工总体部署，主副斜井均采用综掘机掘进，其中主斜井先行施工，施工表土段过程中出现局部塌落现象，整体成井速度较慢。针对主斜井成井较慢等问题，通过优化斜井综掘机掘进技术，倡导全面质量管理，大大提高了副斜井掘进速度。

2 斜井快速掘进技术分析

2.1 斜井综掘法工艺介绍

同煤巷综掘机掘进相同，斜井综掘的产生大大提高了井筒的掘进速度，主要包括机头掘进、矸石运输和支护三个主要环节[5]。综掘机掘进从地面向开拓水平掘进，掘出的碎石由皮带输送机装入矿车或直接输送至地面，掘进遵循由上及下、从中心向四周的原则，即截割头由岩层中上部开刀，向四周截割至设计断面。断面截割完成后，将碎石运出，退出掘进机进行前探液压支架临时支护，最后进行网喷永久支护。

2.2 综掘法机械化作业线

岩巷综合机械化作业线需结合水文地质进行选择，不仅需要考虑岩石的岩性，还需依照掘进长度和掘进断面积判断。综掘机主要有悬臂式综掘机和全断面综掘机两种，悬臂式综掘机较为普遍。经坊煤矿采用悬臂式综掘机加单体错杆钻机相配合的综合机械化生产作业线，主要包括了悬臂式综掘机、皮带输送机、转载机、单体钻机、通风降尘设施等系统。该机械化作业线不仅工艺操作简便，掘进速度快，而且安全性能好，充分保证围岩的稳定性。

2.3 影响掘进因素

（1）地质构造

地质构造是影响巷道掘进的首要因素，具体地质因素有岩巷的硬度、围岩稳定性、特殊地质构造、岩石含水率等。地质条件越好，就越有利于巷道的掘进，反之，地质条件越差，存在的风险越大，需要的机械设备越多，就越制约井筒的快速掘进。经坊煤矿，含有较厚的表土地层，且岩石地层硬度偏软，节理丰富，在很大程度上制约了井筒掘进。

（2）掘进和配套设备

机械化程度越高，生产效率越高。因此，在斜井掘进过程中采用综合性机械化作业技术，更有利于斜井的早日完工。在斜井综掘施工中最主要的是选择合适的综掘机，选择性能优良的掘进机，对整个机械配套起着至关重要的作用。其他配套设施也尤其重要，经坊煤矿斜井开挖采用皮带输送机进行运输，运输能力大，工作持久，生产效率高。

（3）施工工艺

合理的施工工艺对斜井掘进十分重要，假如能最大限度地实现平行作业，可以有效地加快井筒掘进。经坊煤矿采用机载的锚杆钻机进行钻眼和安装锚杆，有效地缩短了支护作业时间。合理的施工工艺需要各种工种严格按照生产工序作业，实现同时作业和平行作业，缩短循环作业时间。

（4）队伍素质

劳动者和管理者的素质直接影响工作完成的好坏。施工之前应通过培训等措施提高劳动者的生产积极性和安全生产知识水平。管理者要求具有一定的组织能力、管理能力和专业技术水平，另外需要具备安全生产掌控能力。

（5）施工组织管理

斜井机械化掘进离不开科学的施工组织管理，合理组织才能使井筒掘进更安全高效、快速低耗。高效的施工组织管理要求施工工序的关键线路最短，劳动组织合理，施工作业方式正确。

3 斜井掘进关键技术优化

3.1 测量技术优化

经坊煤矿矿井的测量包括两部分：一是施工放线测量，保证掘进沿着设计的位置推进；二是围岩动态监测，通过对数据的分析，判断围岩变化情况，从而保证施工安全进行。为了降低斜井测量放线耗用时间，摒弃了单独使用全站仪换站密度大且需时间计算等不利因素，采用激光指向仪配合全站仪进行放线，不仅节省了测量放线的时间，而且提高了测量的精度。斜井围岩的收敛量控制在3mm以内，如果连续3d出现大于3mm的情况，则需要进行预警，因此需要每天进行围岩变形测量。经坊煤矿将放线测量与动态检测合二为一，测量人员在放线结束后即进行围岩收敛监测，这样做的好处是大大节约了测量的时间。

3.2 综掘开挖技术优化

首先需要对综掘机的开挖时间进行优化，保证开挖所占时间小于1.5h，为了达到这个目的，需要使掘进头的行驶线路为最优，防止循环往复耗用时间。另外掘进头掘进应尽量沿岩石的层理面掘进，减少阻能，总体从下往上依次截割。除了开挖占用时间较多外，出渣速度也直接影响了掘进的快慢。在经坊煤矿掘进装渣过程中，由于渗流水的作用，渣土与水结合形成泥浆，造成装渣困难。经坊煤矿对装渣剩余的泥浆派专人处理，采用带装斗的铁锹进行同步收集，放入机斗内。在掘进过程中，同步制作排水沟，将掘进头出的渗流明水引进排出。

3.3 支护优化

对于锚喷支护中的锚杆施工进行优化，缩短钻机打眼时间。具体为加大设备投入，多台钻机同时钻眼，对工人进行培训，提高操作水平，严格按照规范及方案施工，定时维护机具设备。人工立拱架的方式不仅强度高，而且时间占用较长，导致开挖效率低，经坊煤矿采用综掘机向拱角两侧进行超挖，用混凝土填实来架立钢拱架。

3.4 工序作业优化

将各工序尽可能地进行平行作业，使人员与机械设备有效地配合，可以大大加快施工进度。经坊煤矿通过对放样测量与围岩监测平行作业，渣土运输与综掘机掘进平行作业，临时支护与永久支护平行作业等优化作业工序。

4 快速掘进管理措施探究

随着井筒向下延伸，经坊煤矿各类地质条件逐渐复杂，掘进系统也变得复杂，难度增大。为了正常快速地掘进，需要进行科学的安排，制定准确的施工目标，优化施工方案，提出合理的管理措施。

在施工质量方面，需要制定施工质量控制标准，严格遵照执行，防止井筒出现坍塌等事故进而返修耽误工期。在顶板控制管理方面，严格控制空顶距，防止冒顶事故，过断层等特殊地层时应加强观测，及时清理悬挂松散岩石。在施工制度方面，应严格实行连责追究制度、事故分析制度、质量评估制度、质量动态检查制度、整改质量制度等。在机械设备管理方面，要制定设备管理控制制度，完善设备的控制体系，保证设备的性能及各配套设备的完好。在现场管理方面，制定班前会、交接班及安全生产责任制等生产制度，从行政、技术、经济、安全教育和防突几个方面设立约束机制，重点管理一通三防。

5 制约因素与对策分析

经坊煤矿斜井采用悬臂式岩巷掘进机机械化配套作业线，综掘机为三一重装生产的EBZ-200型岩巷综掘机，锚杆钻机型号为MQT-130，配备可伸缩皮带输送机（DTL80/15）等。通过主斜井的掘进过程分析，发现导致井筒掘进缓慢的主要原因有：井筒通风不足，皮带输送机和综掘机经常故障，工人技术水平普遍较低，单个工序耗时太长等。

针对制约因素提出相应的改善对策，首先对机械设备加强维修保养管理，保证设备正常运行，通过培训提高各工种的技能水平，制定工作激励制度增加工作的积极性，严格执行通风管理制度。