礦用EBZ318綜掘機實現巖巷快速掘進技術的應用

劉 浩

（河南能源永煤集團股份有限公司，河南 永城 476600）

1 礦井簡介與項目實施背景

順和煤礦為永煤集團股份有限公司的下屬礦井，礦井由瓦斯礦井升級為煤與瓦斯突出礦井，設計生產能力0.60Mt/a[1]。

隨著礦井的發(fā)展，東翼21采區(qū)剩余可采儲量日益衰減，西翼接替采區(qū)24采區(qū)受瓦斯災害影響，規(guī)劃的綜采工作面煤巷順槽遲遲得不到進入，礦井面臨采掘接替失穩(wěn)風險，底抽巷施工效率高低直接制約著礦井安全高效發(fā)展[2]。因此，礦井在2402膠帶順槽底抽巷堅決推廣應用EBZ318巖巷硬巖綜掘施工工藝，實現巖巷施工效率大幅提升，為礦井高質量發(fā)展奠定了扎實的基礎。

2 礦用EBZ318綜掘機快速掘進技術的實施

采區(qū)掘進速率的快慢直接關系到礦井采煤接續(xù)問題，至關重要。而膠帶順槽底抽巷推廣應用EBZ318巖巷硬巖綜掘施工面臨著諸多“瓶頸”難題，巖巷作業(yè)線面臨矸石如何出、粉塵如何治、支護如何跟進等難題亟待解決[3]。鑒于此，結合礦井生產現狀，研究制定“三個優(yōu)化”破解“三個瓶頸”，以實現EBZ318綜掘機快速掘進技術的順利開展。

2.1 優(yōu)化層位控制，破解截割瓶頸

層位控制結合礦井綜合柱狀圖、巖石取芯孔、相鄰巷道實際揭露地質狀況等地質資料，科學選取巷道層位[4]。結合實際情況，充分考慮綜掘施工截割破巖要求及后期瓦斯治理施工等因素，選取煤層底板較硬砂巖以下的粉砂巖、砂質泥巖層位（巖石硬度系數f=6～8），確保巷道整體處在距煤層底板17～20m位置，既有利于掘進機破巖施工，又有利于巷道成型和支護。同時，利用標志層指引，選取1#煤層下且與1#煤層間距較為穩(wěn)定的2#薄煤線（厚度50～200mm）作為巷道掘進的標志層，用以輔助控制巷道層位。

2.2 優(yōu)化排矸系統(tǒng)，破解運輸瓶頸

實現巖巷高效綜掘施工，連續(xù)且高效的排矸運輸是保證效率的關鍵[5]。

（1）優(yōu)化改造排矸系統(tǒng)。2402膠帶順槽底抽巷原采用“臨時溜矸眼”配合礦車人工放渣出矸，臨時溜矸眼容積僅為6m3，施工效率非常低。為適應快速掘進要求，設計并施工了西翼膠帶巷底板矸石倉，采用2部電滾筒膠帶機配合工作面1部膠帶機進行連續(xù)出矸，矸石倉采用一部P-90B耙矸機配合電機車運輸礦車進行出渣，保證了矸石運輸的連續(xù)性。

（2）優(yōu)化設計矸倉容積。在矸石倉容積大小設計上，通過分析工作面斷面和單班進尺，科學計算巖巷綜掘單班出矸量，提前設計并適當預留有效倉容，有效避免副井及軌道維護等可能造成的運輸影響，實現矸倉效益最大化[6]。

（3）矸倉底板注漿消除水患。在底板矸石倉開挖施工后，針對底板裂隙滲水造成矸石粘結、耙矸翻運不暢等難題，實施底板注漿加固，封堵矸倉底板裂隙及滲水，提高井下裝矸及地面翻矸效率。

2.3 優(yōu)化支護設計，破解支護瓶頸

巷道合理的支護設計與選擇既是安全的需要，又是高效施工的關鍵，通過合理優(yōu)化支護參數，是保證巷道快速掘進的安全保障。

（1）合理開展支護設計。優(yōu)化巷道斷面及支護參數，根據巷道用途、服務年限、設備布置等，確定最經濟合理的巷道斷面及支護形式，消除巷道支護設計薄弱產生的安全風險及過度支護造成的材料及人工成本浪費。

（2）立足實際持續(xù)優(yōu)化。在施工過程中根據實際揭露巷道巖性情況，開展《巖巷綜掘施工巷道頂板巖石節(jié)理低擾損傷分析研究》，且結合現場頂板巷道來壓情況及位移現象，持續(xù)開展巷道支護優(yōu)化施工。將頂板錨桿由Ф22×2400mm高強錨桿變更為Ф20×2200mm高強錨桿，錨桿間排距由800×800mm逐步擴大變更為900×900mm；錨索型號由Ф21.6×7300mm變更為Ф21.6×5300mm，間排距由1500×2400mm（布置形式為每排3根）變更為1200×2700mm（布置形式為“1+2+1”，即第一排頂板中間打注1根錨索，第二排兩肩窩打注2根錨索，第三排頂板中間打注1根錨索，間隔交叉布置）。

3 EBZ318綜掘機快速掘進技術應用效果

EBZ318綜掘機快速掘進技術實施以來，效果較為明顯，巖石掘進速度明顯提升，具體體現在以下3個方面：

（1）設計工作面分布緩沖矸石倉，EBZ318綜掘機配合3部膠帶機出矸，實現矸石連續(xù)高效運輸。

（2）工作面地質超前探改變原使用的ZDY4000S型礦用液壓鉆機，使用ZDY4500LXY型履帶式液壓鉆機配合Φ73mm鉆桿施工，大大減輕了上山人力抬運組裝ZDY4000S型礦用液壓鉆機的勞動強度，瓦斯地質超前探每循環(huán)工期由傳統(tǒng)的4～5d壓縮至2～3d，有效提高了打鉆施工效率，增加掘進時間。

（3）推進智能化自動化控制，工作面3部膠帶機通過采用KXH18（A）礦用本安型可編程控制箱為核心控制單元，實現集中連鎖控制及保護，僅需1個人就可以操作3部膠帶機，提高工效，大幅緩解了用工緊張局面。

4 EBZ318綜掘機快速掘進技術的效益分析

4.1 技術參數對比

傳統(tǒng)炮掘與EBZ318綜掘機掘進技術參數對比，如下表1所示。

表1 傳統(tǒng)炮掘與EBZ318綜掘機掘進技術參數對比

應用EBZ318綜掘機快速掘進技術施工，工效較傳統(tǒng)炮掘提高了334.8%，較巖巷作業(yè)線提高了205.3%。工作面圈面周期較傳統(tǒng)炮掘提前6個月左右。

4.2 經濟效益分析

EBZ318綜掘機快速掘進技術自應用以來，進展順利，效果顯現，為礦井平穩(wěn)接替提供基礎支撐。

（1）掘進速度明顯提高。引入并推廣巖巷綜掘工藝后，礦井針對問題開展技術攻關，實現2019年3月份巖巷綜掘進尺204m（實際掘進23d），4月份進尺202.5m，5月份進尺201m，為采面縮短準備時間近6個月。

（2）掘進效率明顯提高。以前炮掘巖巷隊兩頭同時進尺，加起來平均一個月進尺140m，需用人數130人。采用巖巷綜掘工藝后，一個隊單頭進尺遠遠超過兩個炮掘隊進尺，而需用人數僅50人，掘進工效大幅提高。

（3）通過推廣應用巖巷綜掘施工工藝，實現巷道效率整倍提升。較傳統(tǒng)巖巷炮掘施工，能夠實現年度節(jié)約人工費用約576萬元。通過實施巖巷綜掘，減少了爆破掘進作業(yè)，通過優(yōu)化巖層位置實現軟巖掘進施工，降低了截齒及油脂損耗，實現年度節(jié)約創(chuàng)效40萬元。

5 結語

順和煤礦推廣應用EBZ318綜掘機快速掘進技術以來，通過不斷地摸索和實踐證明EBZ318綜掘機快速掘進技術能夠實現巷道的安全快速掘進。該技術的應用取得了較為顯著的效果，實現了巖巷單月完成200m以上，人均工效提高到為4m/人·月，工效較傳統(tǒng)炮掘提高了334.8%，工作面掘進周期較傳統(tǒng)炮掘提前6個月，為順和煤礦采掘接替工作贏得了時間。