綜掘巖巷高效優(yōu)質施工探討　　

大興礦? 李? 廣 ???? 　 　

摘 要： 通過在大興礦N₂-1203底板瓦斯道掘進工作面使用EBZ-260型綜掘機、雙160KW電機1米變頻阻燃皮帶和梭式礦車擴容等技術改造下，面對著防突打鉆、層位探孔、煤矸分運、運輸系統(tǒng)長、設備檢修工程量大以及幫頂破碎等制約因素；經過合理組織，精細檢修設備，實現(xiàn)高效優(yōu)質綜掘巖巷月進尺313米，刷新了集團公司巖石巷道單月最高記錄。切實解決了大興礦“一面兩巖巷”制約生產接續(xù)的重大難題，為綜掘巖巷優(yōu)質施工總結出一套高效的管理方法。　　

關鍵詞：綜掘 高效 優(yōu)質　　

1 問題的提出　　

面對日益緊張的采掘接續(xù)現(xiàn)狀，為了更好的保障采掘生產接續(xù)，針對大興礦特殊的地質條件、防突打鉆、層位探孔、煤矸分運以及幫頂支護破碎補強以及“一面四巷”防突治理模式等制約因素，工程量的增加和不可預見性給正常的采掘接續(xù)帶來了一定的困難，因此切實的解決可能會影響施工進度的不利因素，做到科技創(chuàng)新、集思廣益，總結完善綜掘巖巷高效優(yōu)質施工方法，從而保障采掘接續(xù)的有序進行。　　

2 工作面概況　　

大興礦N2-1203底板瓦斯道全長1691m。本工作面為12煤層首采工作面，四周均未采動。該巷道用途是為N2-1203工作面采取穿層消突采區(qū)打鉆。位于大興礦-600水平、井下標高-690～-630m。工作面地表北部為興隆屯村，已動遷；南部為大孤榆樹村；東西部為農田地。工作面地表為采煤沉陷區(qū)，該積水區(qū)在回采9煤層時已進行了安全論證。工作面地表中部有4條高壓線和2條礦區(qū)公路、1條礦區(qū)鐵路、1條瓦斯管路通過。工作面東側為F15-1和fN2-3號斷層；工作面西側為F44號斷層；南側為主副井工業(yè)廣場保護煤柱；北側為F15號邊界斷層，與大隆井田相鄰。工作面上鄰10-2煤層，不可采，一般煤厚為0.43m，與12煤層間距在57.69～71.76m之間，12煤層上部小范圍內發(fā)育有12-1煤層，煤厚1.09m與12煤層間距為5.34m，僅614號地質鉆孔實見；本工作面從拉門掘進時，巷道位于14-1層煤中，隨著巷道向前掘進，將巷道頂板控制在距14-1煤層底板7-10m范圍。巖層硬度(?)4～5。　　

本工作面水文地質條件簡單，老頂粗砂巖為微弱承壓直接充水含水層，含孔隙水，裂隙水。本工作面不受水害威脅。　　

要實現(xiàn)快速、高效施工，一定要根據現(xiàn)場實際情況，預想施工中可能造成制約生產的每個環(huán)節(jié)，采取切實有效的措施，保障員工身體健康和正規(guī)生產循環(huán)，攻堅克難，確保安全生產。　　

3 采取相應的技術方案　　

3.1 “一面一議”綜合進行巷道支護設計　　

根據與本工作面位于同一采區(qū)，同一煤層，頂底板巖性相接近的N2集中皮帶道工作面施工情況，采用工程類比法進行該工作面錨桿支護設計，巷道采用錨桿+尾繩鋼帶+金屬網+錨索聯(lián)合支護。　　

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

圖1 巷道綜合柱狀　　

　 　 　 　 　 　

圖2 巷道支護斷面示意圖　　

3.2 綜掘機選型　　

該工作面巖性主要以細、中砂巖為主，相對堅硬，要實現(xiàn)快速掘進綜掘機的選型是施工的必要條件，EBZ260型綜掘機截割穩(wěn)定性好，可充分利用自身重量作業(yè)能力強，運貨速度快，操作簡單易懂。雖然N2-1203底板瓦斯道4m寬、3m高就可以滿足消突打鉆空間施工要求，考慮到綜掘機與風筒的高度和綜掘機本身3.6m寬度，因此我礦針對該工作面進行一面一議的設計理念至關重要，巷道設計為寬度4.2m，高度3.2m，既滿足了大機型綜掘設備的使用空間，又很好的提高了工作效率。該綜掘機的使用可完成不退車分次截割實現(xiàn)一次成巷。　　

　 　 　 　

圖3 綜掘機截割示意圖　　

3.3 皮帶機選型　　

N2-1203 瓦斯道坡上為0～7度。采用160Kw雙電機拖動，皮帶采用1000mm寬阻燃皮帶。皮帶開關采用KT400變頻開關，運行速度設置為30Hz。使用變頻開關節(jié)能效果十分明顯，延長皮帶布置距離：N2-1203底板瓦斯道掘進長度1691m，只布置一條皮帶就滿足了生產需要。根據綜掘機內部刮板輸送機運輸能力進皮帶進行選型，皮帶運行頻率為30Hz就能滿足運輸需求，每小時可節(jié)約電量120kw。降低皮帶設備損耗。使用變頻器后，啟動瞬間的沖擊力變小了，從而延長了設備的使用壽命。　　

3.4 梭式礦車選型與改造　　

N2-1203 底板瓦斯道掘進斷面積為13.5m²，碎漲系數取1.6，循環(huán)進尺2米，則平均每班出矸43.2 m³。2臺SD-14型的梭車搭接使用，組合容積為28m³，因此需要進行技術改造，在梭車內部增加抽匣進行車身內部二次分運矸石，安設一個油缸兩次伸縮達到開關抽匣，實現(xiàn)了連續(xù)出矸，集中排放，達到擴大容量的目的。該工作面由于巖石堅硬，截割時間大約在120分鐘左右，安設后可起到臨時儲存貨物。因此，掘進生產時不需要向上一部皮帶排矸就能進行掘進，生產不受運輸系統(tǒng)限制，可按照煤矸分運的要求進行定時排放。　　

根據實際情況，梭車組合排空時間為11分鐘，梭車至上一部北翼集中皮帶矸石倉共3條皮帶，連接長度1320m，皮帶速度3.15m/s，拉空共需要18分鐘。由此可見：每個循環(huán)運輸相同數量的矸石，使用梭車時，只需要開2次皮帶36分鐘即可。如果不使用梭車需要1320米皮帶同時工作120分鐘。該設備有效減少皮帶運行時間。N2-1203底板瓦斯道在梭車使用和改造技術上，既提高工作效率，又保證了煤矸分運并節(jié)省了電力資源。最重要的是切實解決了煤矸分運的同時，保障了外部皮帶系統(tǒng)因故障或檢修影響工作面正常掘進的問題，梭車的安設與擴容改造，切實保障了矸石運輸、儲存，是保障綜掘高效施工的重要因素。　　

3.5 局部通風機選型　　

按瓦斯涌出量計算：Q1=125q_瓦絕·k=125×0.4×2=100m³/min。　　

　 　 　 　

?

?

按掘進工作面同時作業(yè)最多人員數量計算：本掘進工作面同時作業(yè)的最多人數為9人，Q2=4N=4×9=36m³/min。　　

按照二氧化碳涌出量計算： Q3=67×qbc×kbc=67×0.167×2=22.38m³/min。　　

按除塵風機風筒與壓入式風機風筒重疊段風速計算，根據集團公司“一通三防”管理制度要求，必須保證除塵風機風筒與壓入式風機風筒重疊段的風速滿足《煤礦安全規(guī)程》要求，并保證無瓦斯超限現(xiàn)象。本掘進工作面為巖巷進工作面，最低風速為0.15 m/min，Q_重疊段≥0.15×60·S_斷面≥0.15×60×10.5≥95m³/min　　

　 　 　 　

?

　 　 綜合掘進工作面風量和重疊段風量，以及除塵風機實際處理風量，計算本掘進工作面需要風量：Q4 = Q_重疊段+ Q_{除塵風機吸入}=95+280=375m³/min　　

N2-1203 底板瓦斯道工作面，掘進期間采用兩臺（一臺運轉、一臺備用）型號為FBDNO.6.0/2×30KW煤礦用隔爆對旋局部通風機壓入式通風。根據計算確定掘進工作面的需風量為375m³/min，N2-1203底板瓦斯道掘進期間最大供風距離為1691m，百米漏風率按0.2%計算所以局部通風機吸入風量應該大于582m³/min，所以在掘進期間使用2臺2×30kw，型號為FBDNO.6.0/2×30的對旋式局部通風機，一臺運轉、一臺備用。風機額定供風風量為360m³/min —560m³/min，風機雙級運轉，滿足N2-1203底板瓦斯道掘進期間供風要求。　　

3.6 除塵風機選型及改造　　

本掘進工作面主要粉塵來源在掘進和支護工藝中產生，混入到工作面風流中，為確保員工的身體健康，實踐中使用水除塵效果顯著，選取的除塵設備為KCS-550D型煤礦用濕式過濾旋流除塵器（簡稱除塵風機），主要由過濾除塵段、配套風機、旋流脫水段等三部分組成。除塵風機安設在距工作面不大于80m處，使用Φ800mm骨架風筒接引至綜掘機前部，骨架風筒吊掛在頂板上，跟隨掘進前移。直接由巷道內的水管接引高壓膠管，為除塵風機供水，水壓要求不小于1MPa，水量不小于18L/min，設置有調控閥門，除塵風機廢水直接排出。　　

　 　 　 　

?

#

為了保證除塵風機凈化效果和避免故障發(fā)生影響生產，改造為同時采取2臺配套使用，將1臺風機開啟，1臺備用；開啟的風機將排風口用Φ800mm骨架風筒與備用風筒連接，形成可以同時使用2臺除塵風機過濾網，增加了1次過濾，同時每班接班后都認真將2臺過濾網進行沖洗，從而除塵效果更為明顯。　　

4 防突與層位管理　　

N2-1203 底板瓦斯道工作面在北翼采區(qū)14-1煤層下部巖層中，煤巖形態(tài)總體為一單斜構造，產狀為193～243°∠6～10°。根據地質鉆孔和9煤層已回采工作面實見資料看，本工作面斷層構造非常復雜。工作面東側發(fā)育有F15-1和FN2-3號斷層，斷層產狀分別為：268°∠40°H=0～14米；112°∠45°H=0～7m，這2條斷層在工作面回順掘進期間對工作面的掘進有一定影響。工作面西側為F44號斷層，斷層產狀為62°∠47°H=0～24m，該斷層對工作面的布置有較大影響。工作面北側為F15號邊界斷層，斷層產狀米222°∠60°H=50m,預計對工作面掘進無影響。　　

由于復雜的地質條件，采取每10m頂板施工一個垂直探孔，掌握準備14-1煤層準確位置，巷道距14-1煤層底板7～10m，切實做好層位管理。同時由于該工作面有斷層出現(xiàn)，避免因斷層影響誤穿煤層，垂直工作面迎面施工1～3個超前探孔，每個探孔不得小于15m，始終保持5m超前距，防止誤揭煤。　　

　?　

　 　 　 　 　 　

圖4 頂板探孔與超前探孔示意圖　　

5 勞動組織　　

作業(yè)方式：隊、班實行“四班三倒”、 “三、八”工作制，出勤率95%。每班按照生產要求進行精細設備檢修，同時利用電、鉗工檢修時間施工超前探孔，做到生產安排有條不紊，按照正規(guī)生產循環(huán)每天可完成10～11m進尺，綜掘機最長截割時間為120分鐘，如果巖性發(fā)生變軟，截割時間縮短，節(jié)省的時間可實現(xiàn)單排1m小循環(huán)作業(yè)，2016年3月份共31天，共完成快速、優(yōu)質綜掘巖巷月進尺313m，實現(xiàn)了大興礦1990年建礦以來綜掘巖巷單月最高成績，同時也刷新了集團公司綜掘巖巷單月最高記錄。　　

6 經濟效益分析　　

由于受地質條件變化和防突等不可預見性因素影響，綜掘巖巷平均生產進尺為120～150米左右，通過技術創(chuàng)新及設備改造，近一年平均進尺為180～240米；大興礦現(xiàn)有2個巖巷綜掘工作面，每月每個工作面可提高進尺50米左右，按照每米人工費4631元計算，一年取得的經濟效益為55.57萬元。取得良好經濟效益的同時更重要的是保證了采掘接續(xù)的有序進行。　　

7 結論　　

N2-1203 底板瓦斯道經過精密籌劃，從地質構造分析、防突打鉆、優(yōu)化斷面與支護設計、綜掘機選型、皮帶變頻設備投入、梭車擴容改造、主備除塵風機改造配合使用等多方面創(chuàng)新。通過人員有序安排、機電設計精簡精修和全體技術人員共同努力，很好的完成了掘進施工任務，克服困難，實現(xiàn)全年月巖巷平均進尺216m，日最高進尺15m，月最高進尺313m的好成績！更重要的是掌握與總結出一套行之有效、安全可靠的施工方法，為綜掘巖巷高效、優(yōu)質施工提供了寶貴的工作經驗。　　

　?　

作者簡介 李廣 (1981.3-) ，男，工程師,畢業(yè)于遼寧工程技術大學采礦工程專業(yè)，現(xiàn)在鐵煤集團大興煤礦生產科擔任副科長。聯(lián)系電話：15241005841。

　?