文/王宏
巖巷大斷面綜掘快速施工技術(shù)應(yīng)用
文/王宏
我國煤礦煤層賦存條件不同,呈多樣性,井下地質(zhì)條件復(fù)雜多變,特別是遇到斷層、陷落柱等地質(zhì)條件變化,給礦井施工及安全工作帶來很大困難。此外,局部地區(qū)還存有較大差異,煤層厚薄也有較大差距,特別是在中厚煤層礦井,為保證采掘不失調(diào),每年開拓工程量較大,甚至不能保證采掘正常開展,嚴(yán)重影響了礦井的經(jīng)濟(jì)效益。中煤第一建設(shè)有限公司山不拉煤礦為資源整合礦井,整合前業(yè)主追求效益最大化,忽視了向下部水平延伸工程。整合后,山不拉煤礦為保證礦井持續(xù)發(fā)展,通過對(duì)巖巷大斷面綜掘快速施工技術(shù)進(jìn)行探索和實(shí)踐,改進(jìn)了掘進(jìn)和支護(hù)水平,革新了施工工藝,優(yōu)化了勞動(dòng)組織,實(shí)現(xiàn)了巖巷的快速掘進(jìn),為類似煤礦大斷面巖巷快速掘進(jìn)提供了經(jīng)驗(yàn)和依據(jù),對(duì)礦井的安全正常生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。
山不拉煤礦為中煤第一建設(shè)有限公司全資收購的第一座煤礦,礦井由原山不拉煤礦、原準(zhǔn)格爾旗羊市塔鎮(zhèn)高家梁煤礦、原準(zhǔn)格爾旗羊市塔鎮(zhèn)焦粉廠煤礦及擴(kuò)大區(qū)部分組成,井田面積為6.35km2,礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.2Mt/a,服務(wù)年限20年。礦區(qū)含煤地層的構(gòu)造形態(tài)總體為一向NW傾斜的單斜構(gòu)造,傾角1°~3°,沿走向發(fā)育有寬緩的波狀起伏。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有3條正斷層F2、F3、F4,將礦井劃分為三個(gè)盤區(qū)。目前一盤區(qū)回采已基本結(jié)束,根據(jù)工作安排,將采用懸臂式EBZ-200H硬巖綜掘機(jī)+錨桿鉆機(jī)掘進(jìn)+ DSJ80/40/1×40皮帶運(yùn)輸?shù)姆绞?,?duì)三盤區(qū)巷道進(jìn)行快速掘進(jìn)開拓。
1.巷道布置
三盤區(qū)3-1煤運(yùn)輸斜巷,主要擔(dān)負(fù)回采期間的運(yùn)輸及進(jìn)風(fēng),設(shè)計(jì)全長為670.9m。方位角為180°00′00″,坡度+10°30′,為三心拱形,由三盤區(qū)3-2煤向3-1煤進(jìn)行施工,全巖。
水溝布置在巷道左幫,水溝凈規(guī)格為300×250mm。
2.巷道規(guī)格及支護(hù)
(1)煤運(yùn)輸斜巷凈斷面規(guī)格為寬×高=4950×3325mm,斷面積為14.61㎡,巷道設(shè)計(jì)為全斷面錨網(wǎng)索噴支護(hù),噴層厚度為75mm,砼標(biāo)號(hào)為C20。
(2)巷道支護(hù)材料
錨桿。頂板采用螺紋鋼錨桿(規(guī)格 Φ18×2000mm),呈矩形布置,每排布置7根錨桿,錨桿間排距為1000×1100mm,托盤規(guī)格為150×150×6mm碟形托盤,每根錨桿使用 CK2335型錨固劑一支,Z2360型錨固劑一支,錨固力為70KN,扭矩力不小于100N·m。
錨索。采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線(Φ17.8×6300mm),錨索尾部有高強(qiáng)度錨具,預(yù)應(yīng)力不小于150KN,呈單排居中布置,排距為3300mm,每根錨索使用CK2335型錨固劑一支和Z2360型錨固劑二支,錨索托盤規(guī)格為 300×300× 10mm鋼板。
網(wǎng)片。頂板采用Φ4mm圓鋼加工的金屬網(wǎng),網(wǎng)片的規(guī)格為2000× 1200mm,網(wǎng)孔規(guī)格為100×100㎜。
3.施工工藝
(1)施工方法。巷道采用EBZ-200H綜掘機(jī)全斷面一次成巷掘進(jìn)。山不拉煤礦打破常規(guī)綜掘施工慣例,利用早班時(shí)間把中夜班施工所用工器具、皮帶延伸、鉆孔施工、支護(hù)材料等準(zhǔn)備完畢,為中夜班生產(chǎn)班創(chuàng)造生產(chǎn)施工條件。中夜班生產(chǎn)班掘進(jìn)機(jī)司機(jī)根據(jù)巷道輪廓線進(jìn)行切割,切割巷道起拱線上部后,及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù),有效減少空頂時(shí)間,保持頂板穩(wěn)定性。等起拱線上部支護(hù)完畢后,立即轉(zhuǎn)入下一個(gè)循環(huán)的施工,最后一個(gè)循環(huán)把幫部支護(hù)完畢,交給下個(gè)生產(chǎn)班,早班專人對(duì)巷道進(jìn)行噴漿成巷。這種施工方法,比以往全斷面一次切割大大節(jié)約了時(shí)間,增加了循環(huán)個(gè)數(shù),還能及時(shí)全斷面支護(hù),有效控制頂板。
(2)施工順序。掘進(jìn)機(jī)截割之前,按照巷中腰線和設(shè)計(jì)斷面尺寸用紅漆畫出工作面輪廓線,然后掘進(jìn)機(jī)司機(jī)開機(jī)空載試運(yùn)轉(zhuǎn)后開始切割,掘進(jìn)機(jī)每循環(huán)進(jìn)尺1100mm,一循環(huán)一支護(hù)。
掘進(jìn)機(jī)截割順序:先從煤層底部進(jìn)刀,左右循環(huán)全斷面向上截割,如有達(dá)不到設(shè)計(jì)斷面的地方,可進(jìn)行二次修整,使斷面達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)遇到硬巖時(shí),不應(yīng)勉強(qiáng)截割,對(duì)超過全斷面2/3以上大面積硬巖部分先采取松動(dòng)爆破再進(jìn)行截割,對(duì)有部分露頭硬巖時(shí),應(yīng)首先割其周圍部分,使其墜落,不可強(qiáng)行截割。
(3)循環(huán)流程。交接班→延伸皮帶→畫巷道輪廓線→進(jìn)行巖層截割→敲幫問頂→前探梁臨時(shí)支護(hù)→頂、幫部永久支護(hù)→進(jìn)入下一循環(huán)。
(4)支護(hù)前的安全工作(敲幫問頂)。在出矸完畢人員進(jìn)入工作面前,跟班隊(duì)長要利用長柄工具進(jìn)行認(rèn)真的敲幫問頂,找頂時(shí),應(yīng)由外向內(nèi),由頂向幫逐段找凈,一人找頂,一人監(jiān)護(hù)。確認(rèn)安全無誤后,方可進(jìn)入工作面開始進(jìn)行下一工序。
4.施工說明
(1)施工時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探,先探后掘”的原則。
(2)嚴(yán)格執(zhí)行 “敲幫問頂”制度,作業(yè)前排除迎頭活矸、危巖,確保安全。
(3)如遇地質(zhì)變化及時(shí)與生產(chǎn)技術(shù)部聯(lián)系,另行編制安全措施。
(4)如實(shí)際揭露煤巖破碎,頂板條件差時(shí),應(yīng)采取措施加強(qiáng)支護(hù)。
5.運(yùn)輸方式
施工時(shí),綜掘機(jī)將切割的矸石通過皮帶機(jī)運(yùn)到主運(yùn)輸系統(tǒng),再運(yùn)至地面指定地點(diǎn)。材料運(yùn)輸由無軌膠輪車運(yùn)至巷道內(nèi),人工搬運(yùn)上架并碼放整齊。
6.勞動(dòng)組織及主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
勞動(dòng)組織。實(shí)行“三八”制作業(yè),一個(gè)準(zhǔn)備班,兩個(gè)生產(chǎn)班,嚴(yán)格按循環(huán)圖表施工,按勞動(dòng)組織圖表進(jìn)行分工,責(zé)任明確,嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制、交接班匯報(bào)制度。
施工進(jìn)度。早班進(jìn)行檢修,為生產(chǎn)班做準(zhǔn)備工作。中、夜班各4個(gè)循環(huán),每循環(huán)進(jìn)尺1.1m,日進(jìn)尺8.8m,月進(jìn)尺220m,緩解了向水平延伸巷道的開拓時(shí)間節(jié)點(diǎn),取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。
1.掘進(jìn)施工設(shè)備配置。掘進(jìn)機(jī)后除配置廠家配套二運(yùn)外,礦自主加工相應(yīng)電纜儲(chǔ)存筐、電纜跑道裝置,既有效保護(hù)了電纜,又減少了在切割期間人員的使用。
2.及時(shí)改進(jìn)施工工藝。優(yōu)化施工方案,把原來切割后進(jìn)行一次支護(hù),改為切割后頂板和幫部分開支護(hù),增加支護(hù)機(jī)具,做到平行作業(yè),大大節(jié)省了支護(hù)時(shí)間,提高了切割的循環(huán)個(gè)數(shù)。
3.加強(qiáng)正規(guī)循環(huán)作業(yè)。有效組織施工,改變過去掘支混亂的狀況,掘進(jìn)期間充分利用時(shí)間為下道工序備用材料,每個(gè)循環(huán)不為下道工序遺留尾工,周而復(fù)始,始終按正規(guī)循環(huán)作業(yè),提高工作效率。
4.加強(qiáng)設(shè)備檢修,確保生產(chǎn)班機(jī)械正常運(yùn)行。綜掘工作面快速施工,設(shè)備運(yùn)行是關(guān)鍵。充分利用早班檢修時(shí)間,按掘進(jìn)機(jī)維修環(huán)節(jié)、膠帶機(jī)延伸工序等加強(qiáng)檢修,保證生產(chǎn)班設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.強(qiáng)化施工現(xiàn)場管理,逐步提升管理水平。施工現(xiàn)場每班都要按照礦井制定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要求規(guī)范現(xiàn)場,并從安全、進(jìn)尺、工程質(zhì)量等方面綜合考核,規(guī)范職工操作行為,逐步提升管理水平。
目前,山不拉煤礦巖巷綜合機(jī)械化快速掘進(jìn),已取得了階段性成果,效果顯著。通過巖巷快速施工,為水平延伸爭取了寶貴時(shí)間,緩解了向三盤區(qū)延伸的節(jié)點(diǎn),為盤區(qū)巷道布置及工作面接續(xù)創(chuàng)造了條件。同時(shí),在掘進(jìn)過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),為今后的施工創(chuàng)造良好的環(huán)境。
(作者單位:中煤第一建設(shè)有限公司山不拉煤礦)
(責(zé)任編輯:周瓊)