煤炭企业安全高效快掘新模式的探索与应用

范士福 杨田田 陈 希

（山东新巨龙能源有限责任公司，山东 菏泽 274918）

新巨龙公司所属巨野煤田具有厚表土层、大埋深等特点，巷道掘进受矿压影响推进进尺不能得到显著提升。新巨龙公司通过开展“掘进质量效率提升年”活动，进一步精研掘进接续、优化劳动组织、理顺生产工序、做优快掘保障[1-7]，切实提高了巷道单进进尺，探索了煤矿巷道安全高效快掘新模式，助推了煤炭企业安全稳定可持续性发展。

1 快掘队伍建设

1.1 抓生产准备，促基础条件提升

1）强化责任落实，严格安全管理。以安全为前提，全面抓好工作面工程质量管理，实现工作面以质量保进尺、以质量保安全的安全生产质量观；合理组织生产，严禁出现突击生产现象；对现场存在的安全隐患进行具体详细的排查，做好隐患治理工作，确保实现工作面安全生产；对现场存在的重大安全隐患必须停止作业，对现场进行停产整顿，整改完成后方可进行生产；及时了解掌握包保对象的思想动态，确保责任范围不发生安全生产事故。

2）树牢“准备大于生产”的理念，围绕“人、机、环、物”等关键因素，超前破解制约掘进效率提升的难点痛点，最大程度地为快掘队施工创造有利条件，筑牢掘进效率提升的基础。开展盯班写实，建立盯班写实考核制度，从“生产组织、施工工序、正规循环、机电设备、劳动组织”五方面，查找制约掘进效率的因素，动态掌握现场实际，优化施工方案。

3）严抓正规循环。实行“三排两定”制度，即检修班精排人员、工作量、检修计划，定时开机卸压，实现检修班不留尾工，从而确保生产班的定时开机掘进，并对掘进开机率、正规循环率进行总结分析。

4）规范一次成巷施工标准。严格按照一次成巷标准组织施工，将巷道成型作为底线标准，同时做优管路吊挂、带式输送机质量、水沟施工、风筒质量、单轨吊梁等辅助工程的精细化管理，确保一次成巷。

5）实行掘进区队区域化管理。根据接续规划，快掘区队分采区、分区域集中管理、就近管理，实现设备、物料、工具、人员、管理资源共享，实现人、机、环、物最优匹配。

1.2 抓装备升级，促施工效率提升

1）标准化配置。规范掘进设备配套标准，盾构机作业线配置为TBM 盾构机+自移式机尾+变频式可拐弯连续带式输送机+大容量储带仓+专用单轨吊；岩巷作业线配置为MH620 型掘进机+永磁滚筒+大容量储带仓+专用单轨吊；煤巷作业线配置为EBZ260M-2H 型掘锚机+自移式机尾+永磁滚筒+专用单轨吊+顺槽车。

2）系统化保障。一是建立“一站式运输线”，掘进工作面配备专用单轨吊，对支护料进行专线专送、直达工作面，保证工作面全天用料供给，节约人工2 人/班。二是实现带式输送机集中控制，除工作面跟机带式输送机外，全部实现集控，并由专职工区统一管理。三是人员专线运输，配备快掘队专用胶轮车，直达施工地点；对长距离步行巷道配备顺槽车，直达工作面，实现人员第一时间下井、第一时间到位，减少无效作业时间。

3）液压化提升。将液压系统引入掘进工作面，在提高支护强度和防冲安全性的同时，减少复棚工作量，同时进一步探索研究掘进液压系统的开发利用，以设备的高可靠性为前提，充分调研液压钻机、液压自移机尾等“液压化”设备，实现液压系统掘进施工作业多样化、高效化，不断提高掘进安全高效水平。

4）组合式除尘。应用成套矿用干式除尘风机进行降尘，将除尘风机吸风口延伸至距工作面不超过5 m 范围内，并在供风风筒末端安装降速装置，降速装置侧向形成出风口；在切割期间，工作面局部风机风流经长距离巷道压入工作面，并在后部降速装置处人工形成一道阻风屏障；工作面粉尘通过干式除尘风机吸风口吸至风机进行去除。

5）智能化减人。通过对EBZ-260 掘锚机智能切割系统进行人机分离、远程控制、记忆切割三步走升级改造，逐步实现一键自动切割功能并成熟使用。通过供电设备集成控制，对掘进工作面掘锚机、支护台车、喷浆机、水泵等设备全部由智能控制中心控制，1 人操控所有设备开停，同时在线视频监测各个设备的运行状态，并实时反馈运行数据。

1.3 抓队伍建设，促素质能力提升

1）推进精益班组建设。创新推行“五个一”精细化管理模式，做到精益安全管控、精益生产管控、精益人员管控、精益费用管控、精益质量管控，将各项生产管理指标量化管理，实行日清日结、量化考核。

2）管控重点关键人员。一是实行目标化责任制，对每班作业计划完成情况进行联责考核，强化班组长、副区长、区长等重点关键人员的作用发挥；二是成立专业化班组，从专业人干专业事入手，成立司机班组、支护班组、机电维护班组，优化劳动组织，提升切割、支护、设备快速修复等业务水平；三是特殊工种培训，重点对掘进机司机、带式输送机司机、机电维修工等特殊工种人员进行培训，每月对1 种特殊工种进行集中培训，提高特殊工种上岗质量。

3）积极对标学习。成立学标、对标工作领导小组办公室，负责学标对标工作的指导、调度、评价、考核等日常工作，并要求各单位根据企业发展现状，明确自身短板弱项，在围绕安全生产、经营管理、成本管控、市场开拓、增收增效、设备保障等方面，同时全面做好现场管理、技术管理、后勤管理工作等各个专业的选标对标，并制定外出对标学习计划，定期组织到优秀煤炭企业学习先进经验，积极组织开展区队、班组间对标学习；营造学习氛围，提升工程质量。

2 保障措施

2.1 技术保障

1）一是单项工程超前设计，施工组织设计、超前考虑；二是月度计划制定，日常进尺分析考核，断面选择、差异化支护设计、施工工艺优化工作，工程质量验收、队伍协调等工作；三是防冲评价的制定、审批，对卸压措施差异化优化、卸压工艺研究，升级卸压机械化装备，提高卸压效率。

2）严格进行地质分析预报制度，每周进行一次地质分析会，工程技术人员在施工现场及时记录地质条件变化。公司总工程师组织专业技术人员分析总结现场断层、探放水等资料，提高生产地质条件预测预报准确性，为巷道布局、层位布置优化提供准确的地质资料。同时强化工程技术人员培训，提高工程技术人员素质，更好地指导现场生产，为快速掘进施工提供超前预测和技术指导。

2.2 生产保障

强冲击地压危险区日进尺不大于6 m，中等冲击地压危险区日进尺不大于8 m，弱冲击地压危险区日进尺不大于10 m；迎头预卸压孔孔深不小于25 m，并保留10 m 的保护带。配合使用微震系统、KJ649应力监测系统等实现对巷道的冲击危险性监测。通过合理设备配套选择，坚持“掘进智能化、支护机械化、卸压自动化”的理念，继续加强高效掘进配套设备调研研究，加快设备投用，依靠装备升级提高施工效率。抓好关键设备安装验收与考核，理顺安装、交接流程，提高安装质量。机关部室及辅助工区负责掘进施工地点掘进期间所需设备、配件供应，保证排矸、通风、供电、制冷、压风、防尘系统稳定可靠，负责现场施工期间安全监督检查工作。

2.3 安全保障

1）安全监测系统。掘进工作面必须设置甲烷传感器，悬挂在距迎头不超过5 m、距离回风口10～15 m、距顶不大于0.3 m、距帮不小于0.2 m 的风筒对侧。当甲烷浓度达到1.0%时能够自动报警，并能够自动切断巷道内所有非本质安全型电器设备的电源。距迎头10～15 m、距底板1.5～2.0 m、距帮部不小于0.5 m 安设一组粉尘传感器，监测回风流中粉尘浓度

2）人员定位系统。在重点区域出入口、限制区域、巷道分支位置等地点安设人员定位控制监测基站。人员定位系统具有记录携卡人员出（入）井时刻、出（入）重点区域时刻、出（入）限制区域时刻等功能，能识别多个同时进入识别区域的识别卡。

3）应急广播系统。掘进工作面配备应急广播系统，广播基站距掘进迎头不得超过50 m，随掘进及时前移。当发生紧急事故，现场施工人员通过语音广播系统直接向调度指挥中心汇报，调度指挥中心也可通过语音广播系统直接向掘进工作面发出应急指令。广播系统的传输语音必须清晰，确保应急指令准确发出。

4）调度通信系统。距工作面30 m 处安设一部电话，电话配电话亭、号码牌，要求通信线路畅通无阻，通信信号清晰，通信效果灵敏、可靠、有效。电话提机5 s 直通调度指挥中心，能够和调度指挥中心、区队值班人员及井下所有地点相互直接联系。

3 应用快速掘进作业线

快速掘进作业线主要由掘锚一体机、自移机尾及带式输送机集中控制系统组成，通过设备间的相互协同控制实现掘进、支护、运输等工序的高效衔接，涵盖了掘进系统工艺需求的全部环节。新系统改变了原有掘进系统的生产模式，减少了人员投入，功能更加完善，自动化、信息化程度得到进一步提高。正常掘进作业时，掘锚一体机截割下的煤经自移机尾转载至永磁电动滚筒，通过带式输送机集中控制系统实现多部带式输送机的集中管控，实现运输系统的无缝衔接。同时，机载钻臂紧跟掘锚一体机完成巷道顶、帮的锚杆支护，自移机尾通过千斤顶实现自主前移，从而实现掘进、支护的快速作业以及煤流的连续运输。

3.1 掘锚一体机快速切割及支护技术

掘锚一体机采用EBZ260M-2H 掘锚机，最大定位切割断面25 m2，可切割岩石的最大单向抗压强度不大于80 MPa，纵向工作坡度≤±16°。掘锚一体机截割头带有伸缩功能，在不动掘进机的情况下，能实现连续截割2 m 的循环进度；锚护作业与切割作业功能实现完全闭锁互不干扰，割煤、支护、锚装连续一体化，掘支护主要工艺实现完全机械化，极大地提高了掘进效率；配备液压前探梁临时支护装置，可实现零空顶距及时护顶和机械锚装，替代原有的人工前探梁临时支护方式；配套使用2支机械钻臂，机械钻臂可实现2 组人员平行作业，可直接对锚杆施加预紧力，钻孔效率高，成孔质量好，药卷搅拌效果好，锚护强度高；机械钻臂可自转360°范围，在不动整机的情况下，实现两排顶、帮部锚杆高效施工。

3.2 自移机尾快速移机

智能化掘进工作面迈步自移机尾，以自移千斤顶为动力，自移行程0.8 m，可以实现切割、支护等工序与前移机尾平行作业。该装置具有带式输送机跑偏调整、推移方向校直和自行前移功能，与带式输送机相配合实现矸石运输、转载的通畅及良好衔接。系统由机尾部、中间部、附属部、液控系统、电控系统等组成，可实现自行迈步移动，减少输送机机尾移动与掘进机移动的干涉，大大提高工作效率，降低劳动强度，简化输送机机尾与工作面二运带式输送机的搭接，提高输送机机尾的移动速度。

3.3 带式输送机集中控制系统

带式输送机集中控制系统采用KTC101 通信、控制、保护综合控制系统，可实现带式输送机的保护、控制、沿线通话、故障检测、汉字显示及语音报警等功能。系统采用的是嵌入式技术，上位机采用嵌入式计算机，并配有两个标准串口，串口采用modbus 协议，可以与外界计算机或其他采用modbus 协议方式的设备配接实现信息共享。对比传统单部带式输送机专人操作的作业模式，该系统可实现从掘进工作面直到溜煤眼的全套带式输送机系统由1 人负责操作完成，且可完成初步的故障诊断。

4 单人截割系统

4.1 技术要求

在限员站处设置1 台远程监控操作台，利用无线传输摄像仪将工作面影像信息进行远距离传输，通过操作台监控主机的成像实时监控工作面动态及司机状态，并在远程监控操作台设置喊话装置实时与司机进行对话交流。在掘进机操作台上方、一运卸矸点、机身侧、二运与机尾跑道搭接点、二运与机尾跑道搭接处等5 处位置分别安设视频传输摄像仪，工作面实时画面通过信号传输到显示器。

4.2 操作方法

截割期间，远程监控操作台操作人员必须熟悉急停按钮位置，掘进机司机必须始终处于摄像头监控画面之内，一旦出监控画面，掘进机立即闭锁。截割前，检查工作面所需摄像头、远程操作控制台等设备，确保设备完好，通信正常，并由班组长对顶帮围岩支护情况进行排查，确保顶帮支护可靠。工作面留1 人负责工作面截割，掘进机具备自主记忆截割功能，首先由掘进机自主截割出巷道轮廓，再使用遥控器截割管控成型。期间掘进机司机通过对讲机、喊话器等与限员门处人员联系，其余人员撤出至防冲限员站以外安全区域。

5 奖惩机制

5.1 前提标准

杜绝轻伤以上人身事故和三级以上非人身事故，实现安全生产。公司设立工作基金，用于与掘进提速提效相关的技术创新、设备研发、绩效考核等费用支出。

5.2 日常考核

区队排定正规循环日进尺计划，未完成日进尺计划，打破正规循环的，对分管人员进行考核，同时联责区队正职。实行日调度、周统计制度，调度指挥中心负责日常记录汇报进尺，技术部负责核实每周实际进尺，并在生产例会对进尺完成情况进行通报考核。

5.3 月度考核

掘进进尺对应公司月度计划指标，未完成基础进尺时，对施工区队进行考核。完成基础进尺时对施工区队进行奖励，由区队自主分配落实到个人。设立快掘示范工程三台阶奖励基金，按基础目标、计划目标、奋斗目标进行区分奖惩。对应各地点完成基础进尺时，对辅助工区进行奖励。

5.4 开机率及正规循环考核

由调度指挥中心建立台账，“日保旬，旬保月”对开机率及正规循环率进行每日分析，周汇总通报考核，月排名奖惩。每天调度分析中班人员到位时间和开机时间，并由此倒推早班生产准备工作量，确保早班工作量满足中夜班正常生产需要。

6 结语

新巨龙公司通过开展“掘进质量效率提升年”活动，单日进尺由6 m 提高到8 m，未发生安全事故，有效地保证了掘进接续及矿井生产。下一步将持续优化快速掘进作业线配置，做好新型开门设备的使用，精排细排掘进接续规划，强化对标管理，横向对公司内部其他区队进行进尺对标，纵向对兄弟单位进行快速掘进队进尺对标，从而完成快掘队伍的高质量建设，在掘进进尺上实现新的突破，以期对安全高效快掘模式进一步完善。