快速掘進(jìn)技術(shù)在劉莊煤礦膠帶順槽巷中的應(yīng)用

韓文元

摘 要：劉莊煤礦掘進(jìn)作業(yè)仍采用“綜掘機(jī)掘進(jìn)、單體臨時(shí)支護(hù)、拉移皮帶機(jī)尾延伸”等傳統(tǒng)工藝，礦井走“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”路線(xiàn)，引進(jìn)并應(yīng)用了快速掘進(jìn)技術(shù)。應(yīng)用效果表明，快速掘進(jìn)技術(shù)具有安全高效、設(shè)備集約化自動(dòng)化水平高的特點(diǎn)，掘進(jìn)效率顯著提高。

關(guān)鍵詞：煤礦;快速掘進(jìn)技術(shù);巷道;安全;高效

中圖分類(lèi)號(hào)：TD263.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）12-0055-03

Application of Rapid Excavation Technology in Liuzhuang Coal

Mine's Belt Roadway

HAN Wenyuan

（Liuzhuang Coal Mine of ChinaCoal Xinji Energy Co.， Ltd.，F(xiàn)uyang Anhui 236234）

Abstract： The tunneling operation of Liuzhuang Coal Mine still adopts traditional techniques such as tunneling with comprehensive tunneling machine， temporary support of single unit， and extension of belt conveyor tail， and the mine takes the route of "mechanized substitution of personnel， automated reduction of personnel"， and introduces and applies rapid excavation technology. The application effect shows that the rapid excavation technology has the characteristics of safety， high efficiency， and high level of equipment intensive automation， and the excavation efficiency has been significantly improved.

Keywords： coal mine;rapid excavation technology;roadway;safety;high efficiency

近幾年，劉莊煤礦單進(jìn)水平有所提升，但掘進(jìn)作業(yè)仍采用“綜掘機(jī)掘進(jìn)、單體臨時(shí)支護(hù)、拉移皮帶機(jī)尾延伸”等傳統(tǒng)工藝，綜掘煤巷單進(jìn)水平仍停留在200～220 m/（個(gè)·月），造成礦井生產(chǎn)接替相對(duì)緊張，不能滿(mǎn)足礦井高質(zhì)量發(fā)展需求。其間也采取了種種提高單進(jìn)水平的措施，如引進(jìn)液壓錨索鉆車(chē)、臥底機(jī)等，但都未取得實(shí)質(zhì)性突破。鑒于此，劉莊煤礦引進(jìn)快速掘進(jìn)線(xiàn)設(shè)備，并在劉莊礦膠帶順槽開(kāi)始實(shí)施新方案。

1 工程概況

150802膠帶順槽主要用于工作面的通風(fēng)、運(yùn)輸和行人等。150802膠帶順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 659.801 m（平距），并以12°傾角上山施工44.096 m。

老頂主要組成為細(xì)砂巖，厚度為2.22～17.16 m，均厚為7.74 m;直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為1.19～9.03 m，均厚為4.64 m;直接底為泥巖，厚度為0.79～7.44 m，均厚為3.01 m;底板粉砂巖均厚為4.35 m，頂部7-2煤局部發(fā)育，厚度為0.00～1.03 m，均厚為0.53 m。

本工作面8煤層上距151101、151102采空區(qū)的間距為76.99～84.12 m。本工作面下距6-1煤層的平均間距為21.4 m，其間巖性以粉、細(xì)砂巖為主。8煤底板下12.7 m左右發(fā)育一層厚約6.54 m的細(xì)砂巖（局部為石英砂巖），致密堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育。

2 快速掘進(jìn)線(xiàn)組成

應(yīng)用的快速掘進(jìn)的配套方式為“EBZ220M型掘錨機(jī)+帶式轉(zhuǎn)載機(jī)+DWZY1000-1200（A）邁步式自移機(jī)尾”，如圖1所示，其技術(shù)參數(shù)如表1所示[1]。EBZ220M型掘錨機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)、臨時(shí)支護(hù)以及錨桿（錨索）支護(hù)，帶式轉(zhuǎn)載機(jī)出貨，自移機(jī)尾延伸皮帶機(jī)。出貨順序?yàn)椋弘p錨掘進(jìn)機(jī)→帶式轉(zhuǎn)載機(jī)→自移機(jī)尾[2]。

3 快速掘進(jìn)技術(shù)作業(yè)方式

3.1 施工工藝及流程

3.1.1 施工工藝。劉莊煤礦采用雙錨掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)、支護(hù)拱部及幫部錨桿，帶式轉(zhuǎn)載機(jī)及皮帶機(jī)出貨，風(fēng)鎬、手鎬和風(fēng)煤鉆、錨索機(jī)輔助作業(yè)[3]。施工時(shí)先延伸皮帶機(jī)，然后按照規(guī)定的空頂距將迎頭掘進(jìn)2.8～3.8 m高，掘進(jìn)機(jī)后退至支護(hù)完好的頂板下方，使用機(jī)載臨時(shí)支護(hù)裝置對(duì)迎頭進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

臨時(shí)支護(hù)完成后，將掘進(jìn)機(jī)停電閉鎖，啟動(dòng)掘進(jìn)機(jī)兩側(cè)鉆機(jī)，進(jìn)行錨桿支護(hù)，打錨桿按照先頂后幫、從中間向兩幫的順序逐根施工[4]。迎頭后方的幫部、腳丫錨桿及拱部錨索支護(hù)可與上述工序同時(shí)進(jìn)行，但作業(yè)人員必須注意前方并不得走入警戒線(xiàn)內(nèi)，防止片幫掉煤（矸）及附近機(jī)械運(yùn)動(dòng)傷人。

3.1.2 工藝流程。一是快速掘進(jìn)線(xiàn)工藝流程，二是鉆機(jī)施工錨桿（索）工藝流程。

3.1.2.1 快速掘進(jìn)線(xiàn)工藝流程。安全檢查→鏟底出貨、自移機(jī)尾延伸皮帶機(jī)→掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)、出貨→掘進(jìn)機(jī)臨時(shí)支護(hù)→頂部錨桿支護(hù)（后方錨索支護(hù)同步進(jìn)行）→幫部錨桿支護(hù)（巷中兩側(cè)同時(shí)施工、后方錨索支護(hù)同步進(jìn)行）→進(jìn)行下一循環(huán)（安全檢查貫穿作業(yè)全過(guò)程）[5]。

3.1.2.2 鉆機(jī)施工錨桿（索）工藝流程。錨索施工工藝如下：安全檢查→定錨索孔位置→鉆機(jī)伸出并調(diào)整角度→鉆機(jī)鉆眼→裝錨固劑藥→安裝、攪拌錨索→用錨索漲拉儀將錨索預(yù)緊到設(shè)計(jì)要求→安裝二次保護(hù)套[6]。

錨桿施工工藝如下：安全檢查→定錨桿孔位置→鉆機(jī)伸出并調(diào)整角度→鉆機(jī)鉆眼→裝錨固劑藥→安裝、攪拌錨桿→將錨桿螺帽扭矩力緊固到設(shè)計(jì)要求。

3.2 施工工序流程

為確保現(xiàn)場(chǎng)按照正規(guī)循環(huán)施工，避免因工序混亂造成安全管理難度加大，快速掘進(jìn)線(xiàn)各項(xiàng)工序需要按照以下流程進(jìn)行。

一是確認(rèn)施工區(qū)域頂幫支護(hù)完好→延皮帶機(jī)：設(shè)備停電閉鎖，清除浮貨;自移機(jī)尾拉移皮帶機(jī);設(shè)備送電、試運(yùn)轉(zhuǎn)。

二是運(yùn)轉(zhuǎn)正常，投入使用→掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)、出貨、臨時(shí)支護(hù)：迎頭撤人、警戒;開(kāi)啟掘進(jìn)機(jī)噴霧;掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)、出貨;將掘進(jìn)機(jī)倒至支護(hù)完好處;掘進(jìn)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)、炮頭落地;撤除警戒。

三是升起臨時(shí)支護(hù)設(shè)備進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)→鉆機(jī)施工頂部、幫部錨桿：將切換開(kāi)關(guān)切換至液壓鉆機(jī)位置并檢查，確保風(fēng)水連接頭牢固可靠;將液壓鉆機(jī)前移至掘進(jìn)機(jī)前方臨時(shí)支護(hù)下面;按照先粗調(diào)后微調(diào)的順序調(diào)整鉆機(jī)方向，找準(zhǔn)錨桿鉆眼位置;打錨桿眼;裝錨固劑、錨桿，攪拌錨桿并緊固錨桿至設(shè)計(jì)扭矩;降下液壓鉆機(jī);調(diào)整鉆機(jī)位置及角度，進(jìn)行下一根錨桿施工;迎頭錨桿支護(hù)齊后，將液壓鉆機(jī)縮回至原始狀態(tài)，將切換開(kāi)關(guān)切換至掘進(jìn)機(jī)位置，做好下一循環(huán)施工準(zhǔn)備[7]。

3.3 循環(huán)進(jìn)尺

正常情況下，最大空頂距為2.2 m，循環(huán)進(jìn)尺為1.8 m;頂板破碎時(shí)逐排施工，最大空頂距為1.3 m，循環(huán)進(jìn)尺為0.9 m。

4 支護(hù)參數(shù)及工藝要求

當(dāng)巷道頂板巖性趨于穩(wěn)定，以砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖為主時(shí)，由分管礦領(lǐng)導(dǎo)組織職能科室召開(kāi)專(zhuān)題技術(shù)會(huì)商現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，在保證安全的前提下，通過(guò)頂板離層觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析，對(duì)巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整優(yōu)化：錨桿間排距由800 mm×800 mm優(yōu)化為900 mm×900 mm;錨索間排距由1 600 mm×1 200 mm優(yōu)化為1 600 mm×1 800 mm，錨索長(zhǎng)度由9 200 mm變更為7 200 mm;根據(jù)巷道服務(wù)年限和后期回采需要（煤厚3.8 m），巷道高度由原來(lái)的4 200 mm優(yōu)化為3 800 mm;合理調(diào)整錨索支護(hù)滯后迎頭距離，優(yōu)化后錨索集中在早班施工，減少生產(chǎn)進(jìn)尺班工序時(shí)間影響，最大限度發(fā)揮掘錨一體機(jī)的功用，為快速掘進(jìn)線(xiàn)項(xiàng)目提高單進(jìn)水平奠定了良好基礎(chǔ)[8]。

當(dāng)巷道施工至730 m時(shí)，原沿8煤頂板煤線(xiàn)掘進(jìn)，斷面內(nèi)破夾矸厚度增加至2.2 m，且有增大趨勢(shì)，通過(guò)專(zhuān)題技術(shù)會(huì)商，劉莊煤礦果斷采取退后鏟底、托夾矸掘進(jìn)方案，對(duì)頂板進(jìn)行加固處理。頂板支護(hù)強(qiáng)度加大，雖然一定程度上放緩了掘進(jìn)速度，但大大減少了巷道破矸量，增加了掘進(jìn)工作面頂板管理安全系數(shù)，同時(shí)也保障了后期工作面回采安全和煤質(zhì)產(chǎn)量。

5 快速掘進(jìn)線(xiàn)項(xiàng)目取得的效果

快速掘進(jìn)線(xiàn)項(xiàng)目的實(shí)施實(shí)現(xiàn)了深井復(fù)雜地質(zhì)條件下煤巷的“掘、錨、支、運(yùn)”一體化作業(yè)，同時(shí)大大提高了煤巷綜掘單進(jìn)水平，主要體現(xiàn)為兩個(gè)方面。

5.1 單進(jìn)水平顯著提升

自應(yīng)用以來(lái)，快速掘進(jìn)線(xiàn)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果明顯。單日最高進(jìn)尺達(dá)23 m，其應(yīng)用兩個(gè)月即實(shí)現(xiàn)月度進(jìn)尺500 m以上。

5.2 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全高效

通過(guò)優(yōu)化掘進(jìn)設(shè)備配套設(shè)施及工藝，劉莊煤礦分析了快速掘進(jìn)設(shè)備的適應(yīng)性，優(yōu)化生產(chǎn)組織方式，對(duì)比傳統(tǒng)掘進(jìn)工藝，并收集、分析快速掘進(jìn)線(xiàn)項(xiàng)目實(shí)施相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)更為安全高效[9]。新工藝與傳統(tǒng)工藝的作業(yè)環(huán)節(jié)對(duì)比如表2所示。

6 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用效果表明，快速掘進(jìn)技術(shù)具有安全高效、設(shè)備集約化自動(dòng)化水平高的特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，單日最高進(jìn)尺達(dá)23 m，其應(yīng)用兩個(gè)月即實(shí)現(xiàn)月度進(jìn)尺500 m以上，掘進(jìn)效率顯著提高。在鞏固現(xiàn)有快速掘進(jìn)線(xiàn)單進(jìn)提效成果的基礎(chǔ)上，劉莊煤礦結(jié)合巷道高、斷面大生產(chǎn)實(shí)際，不斷摸索、總結(jié)和提高，大膽嘗試，該技術(shù)的應(yīng)用為下一步將快速掘進(jìn)線(xiàn)設(shè)備與液壓錨索鉆車(chē)、臥底機(jī)配套使用奠定了設(shè)備基礎(chǔ)。礦井將繼續(xù)堅(jiān)持走“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”路線(xiàn)不動(dòng)搖，不斷提高礦井機(jī)械化水平，繼續(xù)推廣應(yīng)用單軌吊運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、皮帶機(jī)集控裝置、遠(yuǎn)距離噴漿機(jī)等，通過(guò)減人提效，保證礦井安全高效。

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