EBZ260A悬臂式掘进机岩巷掘进工程应用分析

2018-07-06杨鑫

机械管理开发 2018年6期

杨鑫

（晋煤集团寺河矿，山西晋城 048205）

1 工程概况

寺河矿东+325水平的西回风大巷从东井区西胶带输送机、西回风大巷2号横川处向北掘进至K6灰岩层顶板（5号煤上方1.2 m左右），再沿K6灰岩层顶板向北掘进1750 m，再向东掘进，确保距离3号煤层大于5 m。在爆破施工巷道开口的30 m范围内，使用EBZ260A悬臂式岩石掘进机全断面一次掘进成巷推进。

1.1 巷道技术特征

巷道掘进宽度为5.3 m，掘进高度为3.85 m，掘进断面为17.38 m2。巷道采用锚网索喷联合支护，锚杆间排距为1 m×1 m，选用Φ22-M24-2400高强螺纹钢树脂锚杆，顶锚杆（拱基线以上）每排8根，帮锚杆（拱基线及拱基线以下）每排4根，起锚高度为800 mm；锚索排距为2 m，间距为2 m，矩形布置（一排2根），均布置在拱基线以上，选用Φ22-5300钢绞线锚索。

1.2 施工技术与方法

巷道开口的30 m范围采用全断面一次起爆掘进，挖掘机配合人工出矸，矸石经SGW-40T型刮板输送机和DSP-1080/1000皮带运出；采用MQT-85J-33型单体风动型锚杆机支护顶部锚杆和锚索，巷帮采用7655型凿岩机打眼，采用MQB-35手持式风动钻机锚固的方式完成锚杆支护工作，采用锚杆力矩扳手MC-750型或LDZ-400锚杆拉力计对锚杆进行安装质量检测。掘进循环进度为2 m，最大控顶距为2.5 m，最小控顶距为0.5 m。

开口后的巷道采用EBZ260A悬臂式掘进机全断面一次性掘进施工，矸石由刮板输送机转运至带式输送机运输出井。巷道顶部锚杆（索）支护由MQT-130/32型气动锚钻机施工，巷帮锚杆支护由风钻施工。掘进过程中的循环进度为2.4 m，由激光指向仪控制巷道中腰线[1]。

2 巷道掘进施工作业

2.1 炮掘施工作业

采用风钻打放炮钻孔时必须校验中腰线，按炮眼布置图标出炮眼位置，并全断面施工所有钻孔。炮眼布置如图1所示。

图1 炮眼布置示意图（mm）

爆破选用Ф35 mm三级煤矿许用乳化炸药和毫秒延期电雷管，装药前必须用压风将炮眼内的泥水、粉尘吹干净，起爆前必须严格按照警戒图设置警戒。采用正向装药，药卷要落到眼底，封泥使用水炮泥和不可燃的黏土材料。放炮后，至少等15 min至工作面的炮烟吹散，确定安全后人员方可进入工作面[2]。

2.2 机掘施工作业

画好巷道轮廓线后方可开始掘进截割，根据岩石的硬度等性质调整截割深度，从巷道底部开始依次向上掘进至巷道顶板轮廓线，最后截割头从下向上修帮使巷道满足设计形状尺寸要求[3]。

EBZ260A掘进机的一次掘进深度为600 mm，即一个循环可截割0.6 m，规定每班完成4个循环，三班作业制，两班生产，一班检修。当掘进机截割达到循环进度后，调机到巷道中间位置，升起临时支护并紧贴顶板的拱形部分。当临时支护与围岩之间有间隙时，使用模板贴紧背实，并安排专人观测、敲帮问顶。施工人员使用长柄工具去除活矸，避开挑落矸石的下落轨迹，防止矸石掉落伤人。EBZ260A掘进机临时支护示意图如图2所示。

图2 EBZ260A掘进机临时支护示意图

3 巷道掘进层位选择及配套系统

3.1 巷道掘进层位选择

通过对EBZ260A岩石掘进机施工现场工作性能的不断探索，总结出巷道机掘层位选择的依据。

1）当掘进巷道为坚固性系数f＜4的不坚硬岩石（包括煤巷）时，因岩石掘进机自身质量达到92 t，加上第二部运输机架质量，在切割循环行走时，经常出现机组被陷，导致行走不力，排除困难花费时间太长。通过对每天掘进进尺的研究分析得出结论，巷道底板层位选在岩石坚固性系数为4＜f＜6的岩体中为最优，巷道切割层位选在坚固性系数为4≤f≤6的岩体中最佳，切割层位选在坚固性系数为6≤f≤8的岩体中进度效果次之。

2）当掘进巷道为坚固性系数f＞8的坚硬岩石时，因岩石硬度过大，机组在切割过程中截割头磨损加剧，尤其对镐形截齿和齿座的磨损消耗最大，截割部机械故障率增大[4]；同时使得机组切割的矸石较细，产生的粉末多，造成巷道岩尘增加。

3）岩石硬度过大导致机组切割行进过程中阻力增大，同等条件下，机组在坚硬岩石（f＞8）中掘进进尺相当于中等坚固岩石（4＜f＜6）掘进进尺的35%。岩石硬度过大必然导致掘进速度下降，不能满足快速掘进的需要。

4）施工巷道布置在3号煤层以上，根据晋煤集团相关规定巷道底板距离3号煤层顶板保护岩柱应确保不小于10 m的安全掘进距离，施工过程中始终保持12 m以上的正常掘进距离。

5）通过对机掘层位的分析，要确定EBZ260A岩石掘进机最适合层位，就需要对前方未知巷道围岩进行探测和分析。措施如下：首先通过查阅设计图纸资料获取巷道相关的岩性、煤层底板等高线、地质柱状、巷道坡度、地层含水等详细信息选择适合层位；其次通过对已掘相邻巷道岩层、瓦斯地质资料的分析比较选择适合层位；最后通过在巷道正前方施工超前探孔，在巷道底板施工竖直向下探煤孔，在巷道前方顶板施工探孔等方式取得探孔第一手资料，再绘制巷道地质预想图和地层柱状图，从而确定巷道走向合理层位。

3.2 巷道掘进配套系统

机掘巷道最大、最小控顶距依据循环进度和锚杆支护参数确定[5]，现阶段在寺河矿相同断面机掘巷道中普遍采用风锤气腿反登金属网片进行临时支护，规定最小控顶距为500 mm，最高循环进度不超过2000 mm，故采用风锤气腿反登式临时支护最大控顶距为2500 mm。为了提高机组单进水平，改变最大控顶距，必须从改进临时支护方式、增大临时支护支撑力两方面着手。

通过对EBZ260A岩石掘进机运用过程问题及意见的搜集再反馈回厂家，并通过市场调查，项目部购置与EBZ260A岩石掘进机配套的机载临时支护装置。该临时支护装置的运用缩短了支护时间，凸显了支护效果，保证了作业人员的安全，增加了机掘循环进度[6]。