大埋深大坡度下山巷道快速掘进技术研究与应用

王超 李攀

摘 要：肥城礦业集团单县能源有限责任公司为提高大坡度下山岩石巷道掘进单进及效率，引进了履带式扒渣机，优化、完善了主煤流运输系统，优化劳动组织，提出了“六定一保”管理方法。通过实践，采用大埋深大坡度下山巷道快速掘进技术，提高了掘进单进水平，确保了生产接续。

关键词：大坡度下山;履带式扒渣机;“六定一保”;

1 前 言

3800采区巷道标高-836.0～-1145m。其中3800轨道下山设计坡度-22°，原采用炮掘工艺耙装机配合矿车进行矸石运输，采用“两掘一喷”方式进行生产作业。由于巷道坡度较大，矸石装运效率低等原因，巷道正规循环率低，致使该巷道单进40m左右水平，掘进效率较低，严重制约生产接续。

2 工程概况

3800轨道下山设计长度962.7m，巷道荒宽5500mm，荒高4750mm，荒断面面积22.3m²，巷道断面形状为直墙半圆拱，采用锚网索喷作为永久支护。该巷道为穿层全岩巷道，局部揭露3下1及3下2煤层。巷道整体布置在3上煤底板以下7～40m之间，平均23.5m。巷道顶板直接顶为泥质胶结的粉砂岩，普氏硬度系数f=2-3。

3 施工工艺优化

（1）大功率履带式扒渣机

该巷道倾角较大，目前不具备采用综掘工艺条件，但采用传统耙装机配合矿车进行排矸，由于受耙装角度影响，单次耙装量较小，耙装机随着掘进进度需频繁移机，机械装载效率较低，严重制约掘进单进及掘进效率。

矿井引进并改装了ZWY-120/55L扒渣机。同时考虑坡度太大，扒渣机上下坡需要推动力也就更大，斜坡使机器的抓地力不牢靠;本身斜坡角度大再加上输送槽被举升倾角更大，矸石难于移运上去等问题，对ZWY-120/55L扒渣机进行了改装：用改变履带【加宽履带拉长履带底座再加深履带板齿】的尺寸使履带的接触面增大，增加整机在坡度上的稳固性、抓地力和附着力以及制动力;作业时全机支撑在履带行走装置上，充分利用履带装置接地比压小，附着力大的特点;每根履带的运动均采用独立的静液压传动方式，变量马达，双行星齿轮传动，使具有良好的行驶性和爬坡性，保证了斜井扒渣机在大坡度上长时间作业。

（2）优化后配套运输系统

采用矿车运输，环节复杂、人员占用多，不安全隐患多、运输效率低。针对此问题矿井经过分析研究：采用DSJ800/55型胶带输送机进行矸石运输，考虑巷道坡度大，矸石附着力差，上运矸石易出矸石下滑、滚落等情况，胶带运输机带面采用花纹式防滑带面，增加带面与矸石之间的摩擦力，同时上运托辊原来两联托辊改为四联托辊，增加皮带包裹角度及包裹能力。对巷道变坡处采用增加缓冲托辊、加设覆带方式增加摩擦阻力，减少矸石滚落、下滑。同时采用φ6冷拔钢筋网对皮带加设防矸网，皮带纵梁以上部分折成半圆弧型，纵梁以下部分垂直安设至与巷道底板相接，避免矸石滚落伤人。

该巷道荒断面22.3㎡，循环进尺1.6m，，岩石碎涨系数为1.5，每个循环矸石产生量约为53.5m³，采用原矿1.5t矿车运输，约提升运输20次，时间占用（矿车供应充足）约为4小时，采用扒渣机配合胶带运输机出矸，一个循环出矸时间约为2小时，效率提升一倍，且减少了人员占用，降低了劳动强度。

（3）优化劳动组织

优化劳动组织方式，强化定员管理，3800轨道下山单班人员控制在9人以内，提高精用工标准。成立专门物料运输队伍、巷道后部服务队伍，杜绝掘进专业人员干零活。采用“三八制”循环作业，两个班次掘进，一个班次喷浆，每循环进尺为1.6m。同时实施“炮眼打设与材料运输平行作业、支护与检修平行作业、耙装与标准化建设平行作业、喷浆与水沟打设、铁路铺设平行作业”，尽可能提高掘进效率。

（4）“六定一保”管理法

通过提升管理水平，促进掘进单进提升，在3800轨道下山实施“六定一保”管理办法，即：定人员、定机具、定眼位、定单进、定单价、定考核、保接续。

定人员：确定掘进工作面施工人员，每班次9人。

定机具：掘进施工时，三部气腿凿岩机打设炮眼，支护时顶部使用两部MQT130型锚杆机，两帮各使用一部YT-28型气腿凿岩机。

定眼位：明确炮眼打设过程中每部钻机打设位置。

定单进：根据现场条件和施工工艺，超前预判地质条件变化，确定施工困难期和容易期，确保单进指标科学合理。

定单价：根据2019年全年采场条件及考核指标，按照定额标准，测算每条巷道每米单价。

定考核：以月度作业计划为考核基础，以测算单价为奖惩基础，逐头逐面制定台阶式奖惩办法。

保接续：通过以上管理措施，提高现场管理水平，提高掘进单进，确保生产接续。

4 实际应用情况

单县能源有限责任公司自2019年6月份在3800轨道下山配置“履带式扒渣机+胶带运输机”以来，通过现场实践不断改进、优化、完善相关配套设置，掘进单进有了较大提升，掘进单进由原来平均40m/月，提升至70m/月，效率由0.037m/工提升至0.086m/工，劳动用工原来每班次12人减少为每班次9人。

5 技术创新点

针对大坡度下山岩巷采用耙装机耙装角度小、耙装不灵活出矸效率低实际，引进了大功率履带式扒渣机，通过现场实践，对扒渣机进行了改进，如：增加履带板尺寸等，增加扒渣机与底板的附着能力，避免出现扒渣机前进与后退作业中出现打滑情况。

改变传统思路，大坡度下山采用胶带运输机进行矸石运输。通过调整托辊，增加皮带包裹性，采用花纹带面、加设覆带增加与矸石之间摩擦力等措施，提高矸石运输效率，实现连续运输。并对胶带运输机实行全断面封闭，避免出现滚矸伤人情况。

6 结语

大坡度下山岩石巷道履带式扒渣机和胶带运输机的应用，有效的提高了矸石运输效率，实现了连续运输;同时通过“六定一保”管理法，让管理更细致化、更具体化、更规范化，提升了现场生产组织水平及现场管理水平;通过在大坡度下山岩石巷道实行技术优化与管理创新，提高了岩巷单进水平及单进效率，减少了人员占用，降低了劳动强度，确保了生产接续，为企业发展提供了保障。

参考文献：

[1]侯朝炯，郭励生，勾攀峰.煤巷锚杆支护[M].徐州：中国矿业大学出版社.1999.

[2]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社.1999.

[3]王家廉等.煤矿地下开采方法[M].煤炭工业出版社.1985.

作者简介：王超，1985年12月出生，男，籍贯：山东宁津，硕士研究生，中级工程师，现工作于山东能源集团冲击地压防治研究中心，主要从事冲击地压防治工作。