开元煤矿提高岩巷快速掘进水平的实践与探索

2020-03-23吴杨生

煤 2020年3期

吴杨生

(阳煤集团寿阳开元矿业有限公司，山西阳泉 045400)

进入21世纪以来，我国经济、科技持续高速发展[1]，对煤炭的需求不断增加，而随着煤矿规模和产能的提高，采掘衔接紧张的矛盾日益突出。在新井建设中，岩巷掘进工程量一般占总工程量的40%～50%，在生产矿井中占总工程量的25%左右，所以，岩巷掘进在煤矿建设和生产中占有重要位置，特别是涉及到采区衔接、水平接替的开拓延伸巷道，由于岩石巷道工程量大，而装备水平多年来却提高不大，岩巷掘进进尺及工效维持在一个较低的水平。因此，加强岩巷快速施工装备及配套工艺技术研究，努力提高岩巷单进水平，实现减人提效，是保证采掘正常衔接，建设安全高效现代化矿井的迫切需要。本文以开元煤矿岩巷掘进施工为背景，通过分析制约岩巷掘进水平的各方面因素，进而采取针对性措施，为提高我国岩巷快速掘进水平提供参考范例。

1 矿井概况

开元煤矿前身是晋中市寿阳县县办黄丹沟煤矿，始建于1970年，初期设计能力10万t/a，2009年经阳煤集团整合重建后核定生产能力300万t/a。开元煤矿采用斜井开拓方式，通风系统为五进两回。其中：主斜井承担全矿井的煤炭提升及人员运送，副斜井承担矿井上下材料及排矸，管子进风斜井承担行人与排水任务，辅助进风斜井只承担进风任务，孟家庄进风立井承担南部采区上下材料与开拓矸石的提升；总回风斜井承担北部采区的回风，孟家庄回风立井主要承担南部采区的回风。2006年以前矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井，但是随着矿井开采年限、产量的增大，2008年鉴定为高瓦斯矿井，矿井实施“以岩保煤”的治理原则，采用高抽巷进行瓦斯的治理，高抽巷、低位抽放巷等岩巷施工量大大增加。

2 影响岩巷快速掘进的因素分析

2.1 掘进装备机械化水平低

目前我国岩巷机械化作业线主要分为两大类[2]。一类是高档机械化作业线，用凿岩台车或钻装锚机组配大功率高效导轨式凿岩机打眼，无轨装载机全断面装岩，使工人从繁重的体力劳动中彻底解放出来，实现高速高效和文明生产。另一类是装载、运输采用机械化，而打眼、喷浆等仍采用人工作业，属于普及型机械化作业线。开元煤矿2012年以前岩巷掘进施工均采用放炮配合ZMC-30侧装机或PB-60耙岩机出矸，施工过程中掘进两个循环进行一次支护，因作业空间受到限制，顶、帮钻眼难度大，支护费时，每班最多能完成两个大循环，岩巷炮掘施工时需要将矸一次出完，掘进期间，打巷道上半部炮眼和顶板锚杆眼时需搭设操作平台，操作极不方便且耗时，也影响掘进单进水平提高，岩巷单进水平不超过90 m，极大地限制了生产衔接。

2.2 爆破施工技术较差

开元煤矿岩巷掘进时巷道宽度小，导致爆破时自由面少，围岩受到夹制作用明显，且实际施工过程中常出现少打眼，多装药，乱放炮的现象，导致岩巷轮廓差、超挖量大，巷道围岩松动破碎严重等现象，增大了出矸量和巷道支护所需要的时间、材料，不但减缓了巷道掘进的效率，而且降低了巷道的稳定性和安全性，对于f>8 的较为坚硬的岩石，其炮眼利用率一般仅为60%～80%。

2.3 矸石运输效率低

开元煤矿现有排矸装备及工艺落后，经常导致出矸滞后，掘进工作面积矸严重，制约后续工序开展，是目前制约岩巷掘进速度提高的一个主要因素。目前煤炭市场对煤质的要求越来越高，高抽巷和专用排瓦斯巷出矸将不上胶带，实行煤矸分离，加之由于矿井产量的增大，常需对运输线路进行扩刷施工，造成排矸量增加过大，而矸石都将通过矿车上井，这些工作一般需要占用相当时间，导致工作面有效作业时间缩短，极大地制约了掘进速度。

3 提高岩巷掘进水平的措施

3.1 建设专业化岩巷施工队伍

随着设备的现代化水平不断提高，开元煤矿岩巷的掘进施工投资越来越大，专业门类越来越多，技术标准要求越来越高，管理要求越来越细，而且由于岩巷掘进存在大量的平行作业和交叉作业工序，需要大量工作人员分工协作，实行专业化施工和管理。为此，开元煤矿对现有的施工队伍的结构进行优化整合，建立了专业化的施工队伍，一个施工队组设队长、书记各一名，各专业副队长若干，领导各个专业施工队伍。这种组织结构的优点在于各个平行工序和交叉工序间容易协调，不易发生冲突，统一的领导管理实现了现场施工的高效、有序。

3.2 引进现代化岩巷作业线

针对开元煤矿岩巷掘进工作面机械化装备落后、单进水平低的实际情况，自2013年开始，首次引进了现代化岩巷作业线，即：YT-29型风钻+ZWY-80型扒渣机+40T煤溜+胶带+ST-14/6B型移动矸仓，在9705工作面高抽巷掘进工程应用中，创下了月单进水平130 m的记录，有效提高了岩巷作业线的单进水平，降低了员工的劳动强度，提升了现场安全质量标准化水平，在一定程度上实现了岩巷高效、安全、快速掘进。

2015年3月，又引进了新型的SGB630/90型矸石溜，并在开拓二队施工的9707走向高抽试验使用，通过使用发现，该设备具有功率大、传输效率高，槽体耐磨、故障率低等优点，有效避免了原先使用的40型煤溜经常出现的断链、刮板弯曲、槽磨透等事故现象。进一步完善了岩巷作业线，特别是矸石运输线，采用新型运矸设备后，增加的排矸量可以按照生产需要充分运输，减少“排矸”工序对后续作业工序的影响，为保证岩巷作业高效率提供了保障。新型的岩巷掘进作业线如图1所示。

3.3 优化施工组织措施

为确保岩巷作业线的掘进效能，完成进尺指标，开元煤矿严把“准入关、责任关、稳定关、监督关、考核关”，将主要施工单位纳入安全管理和考核体系，统一推行安全管理体系，统一推行安全质量标准化，统一推行班组建设，统一进行安全培训，统一进行考核；同时，加大对机电设备检修工作力度，推广精细化管理，出台政策激励，激发员工工作积极性。

图1 现代化岩巷掘进作业线示意

4 现代化岩巷作业线经济及社会效益

4.1 提高了岩巷单进水平及进尺

2013年引入岩巷作业线以来，岩巷进尺由2013年的1 942 m提高至2015年的3 096 m，占总进尺的百分比也由10.97%提高至19.03%，单进水平同样得到很大的提高。例如：开拓二队采用新引进的岩巷作业线后，在进行9707工作面高抽巷施工期间，平均单进水平达到133 m，比使用传统普掘作业设备单进水平(90 m)提高了43 m，提高效率48%。

4.2 节约了成本，提高了经济效益

在引进先进装备、改进施工工艺、提高单进水平的同时，也减少了成本消耗，提高了经济效益。比如，通过新型钻机的施工，加大了循环进度，循环进度由原来的1.2 m增加到1.8 m，按每月60个循环计算，和1.2 m的循环进度相比，每月多36 m巷道进尺，和1.5 m循环进度相比，每月多进18 m巷道进尺，人均效率可以提高50%。在支护材料、人员消耗方面，例如，2.4 m炮眼和1.2 m炮眼在相同循环进度的基础上，火药、电雷管等材料的用量也相对减少，打眼工由原来的4人减少到2人，不但节省了人工成本，新装备减少了安全隐患，也节约了安全资金，这些因素都在很大程度上也降低了生产成本。