探析岩巷快速掘进技术在祁东煤矿的应用

秦庆举，张 亮，王 华

(皖北煤电集团公司祁东煤矿,安徽 宿州 234000)

岩巷掘进在煤矿建设和生产中占有重要的位置。在矿井生产中，岩巷掘进对保持采掘平衡、保证可持续生产具有重要意义。岩巷掘进速度的制约已成为影响矿井可持续发展的主要因素之一，因此，提高岩巷施工速度成为急需解决的问题。为提高岩巷掘进速度，本文拟结合祁东煤矿南部采区目前的施工工艺、设施装备、劳动组织等方面进行简要的分析，在不增加人员、设备等施工条件下，探析制约祁东煤矿岩巷掘进的瓶颈问题，提出一些改进措施，以期达到岩巷快速掘进的目的。

1 工程概况

祁东煤矿是皖北煤电集团公司所属国有大型现代化矿井，位于宿州市南25km处，井田面积45km2，可采储量1.89亿t，实际生产能力200万t，可采煤层10层，主采煤层4层。祁东煤矿南部采区岩石巷道集中，包括南一(61-71)采区胶带机上山、南一(61-71)采区轨道上山、-650m水平车场等巷道，担负着南部采区行人、运输、通风需要及下一阶段生产接替的重任。

2 巷道掘进存在的主要问题

目前，祁东煤矿岩巷施工多以传统的掘进方式——钻眼爆破法破岩，即采用气腿式风动凿岩机与耙矸机装岩为主的配套方式，虽在前期取得了一定的进尺成绩，但与当前生产需要的岩巷掘进速度还有差距，简要说来存在以下几个方面的问题。

2.1 循环进尺效率低，掏槽方式有待改进

目前，祁东煤矿采用的掏槽方式大多为中部单楔形掏槽方式，循环进尺为1.2～1.5m。由于掏槽方式的限制，循环进尺效率低。

2.2 爆破技术存在缺陷，巷道成型差

现场施工仍存在不能精确打眼，轮廓线画的不规范，少打眼、多装药等现象，导致炮眼利用率低，巷道成型质量较差，超挖、欠挖现象严重，为巷道后期修整带来不便，从而影响巷道的掘进速度和质量。

2.3 排矸系统设备繁多，机械事故频发

目前，祁东煤矿南部采区出矸系统为3个掘进工作面共用一套机械化综合排矸系统，系统出货大大提高了排矸能力。但随着各个掘进工作面的不断延伸，系统设备逐渐增多，机电维修人员不能采取严格的维修保养制度，及时更换、修理已损坏或磨损严重的配件，做好备件的存储工作，从而降低了开机率，不能充分发挥每一台设备的机械效能[1]。机械设备事故频发，极大地影响了系统排矸能力。

2.4 劳动组织水平低

目前巷道大多采用锚喷支护，锚网喷支护施工程序为安全检查(如敲帮问顶)→临时支护→迎头断面封闭→洒水灭尘→冲洗帮顶岩面→初喷→打顶板锚杆、挂网→看线画圆弧、打眼→打帮部锚杆、挂网→全面验收→拌料、复喷→安全检查→装药连线、放炮→倒货→进行下一循环作业。由于迎头进尺、后路修整、系统出货等因素的交互影响，巷道掘进的平行作业效率较低，严重影响巷道的掘进速度。

3 提高岩巷快速掘进的对策

3.1 掏槽技术的改进

巷道掘进的爆破工作在只有一个自由面的狭小工作面上进行，掏槽深度受到巷道宽度的限制。因此要达到理想的爆破效果，必须将掏槽眼的自由面解放出来。

鹤岗矿业集团新兴煤矿采用的“底部双楔形掏槽方式”[2]，新光集团微山昭阳煤矿采用的“抛掷漏斗楔形掏槽方式”[3]，都取得了良好的效果，具有很高的参考价值。结合二者优势，在楔形掏槽的前提下，将掏槽眼由中下部改为下部，掏槽带底眼；在掏槽眼中间布置2个辅助掏槽眼，形成抛掷漏斗以增加掏槽眼的爆破自由面。具体参数为：掏槽眼数量为6～8个，眼深2200～2400mm，内插角75°～82°；掏槽眼槽口横向排距1000～1400mm，槽口竖向间距为500mm；辅助掏槽眼数量为2～3个，深800～1000mm，竖向眼距为500mm，均匀布置在掏槽眼中间。爆破时由于辅助掏槽眼先爆破，在掏槽范围内形成一个漏斗状的空间，增加了掏槽眼的爆破自由面，爆破掘进深度达到2m左右，落岩块度均匀；掏槽眼由中部改为下部，减少了底部粗根现象。

3.2 光面爆破的现场技术管理

光面爆破技术的关键性技术在于根据岩层条件、工程要求正确选择光爆参数，即对周边眼眼距和装药量的控制。在摸索岩性、眼孔距、爆破效果等作业面特性的基础上，优化技术参数，找准光面爆破方式与现场作业条件的最佳结合点，下面我们着重讨论现场技术管理工作。

在施工过程中，每班跟班队长严格根据中腰线画轮廓线，用白漆标定炮眼眼位；打眼工根据标好的眼位，严格把握打眼的角度、深度，将周边眼布置在巷道断面的轮廓线上；放炮员全程参与整个打眼过程，对打眼角度、深度、眼距、装药量等予以监督；安检员在炮后对巷道进行初步验收，验收参考的主要依据为炮后眼痕率；技术员用量化的指标对巷道进行最终验收。只有工作人员在每一个环节中都负起责任，才能逐步、真正推进光面爆破在现场的实施，从而减少超、欠挖，提高工程质量和进度。

3.3 优化出矸系统

3.3.1 梭式矿车的应用

祁东煤矿的岩巷进尺作业一直沿用“迎头→耙矸机→矿车→平巷推车→绞车提升→平巷推车”的传统模式进行排矸，主要存在矿车循环周转时间长、运输环节多、职工劳动强度大等不利影响，严重制约了掘进进尺速度。

为此，根据现场条件综合考虑，祁东煤矿对出矸系统进行改造升级，投入了胶带输送机5台，梭式矿车2台，组成了3个掘进工作面共用一套综合机械化系统排矸(图1)——“迎头→耙矸机→皮带机→矸石眼→梭式矿车→矿车”，实现了集中出货，节省了大量后运人员，出货效率得到成倍提高。

3.3.2 提高设备的维护

随着掘进工作面的不断延伸，斜巷增多，运距渐远，系统设备进一步增加(先后再次投入胶带输送机2台)，当公用胶带输送机或者梭式矿车出现故障时，极大的影响到3个掘进工作面的的排矸，设备故障成为制约快速掘进的主要因素。为保证巷道正常施工，关键在于设备状态完好，为使设备在运行时一直处于最佳状态，对设备使用、保养、维修等方面采取了一系列措施。

①加大对设备专职司机、机电工技能知识的培训力度；②加强机电工现场检修，减少设备故障，每班各派一名电工进行跟班检修，确保机电设备24h正常运转。杜绝因机电设备故障时间长而影响进尺[4]；③加强设备的地面检修，保证入井设备保持完好状态。根据工作任务的调整，适时投入新设备。

图1 综合机械化排矸系统

3.4 优化工时利用

3.4.1 “三掘一修”新模式的应用

随着巷道掘进速度的不断增加，逐渐发现传统的“两掘一修”组织模式已不能满足生产的需要，经过认真研究并结合施工队伍实际情况，提出并实施了“三掘一修”的工作模式，其中三班正常进尺，利用中班进行穿插修整成巷，具体为每天中班抽调6人左右对后路专门进行修整、喷浆，尽量不占用和少占用迎头作业时间，使本班迎头打眼不间断，后运不停机，进一步优化了劳动组合，加快了进尺进度。

3.4.2 “三段式”平行作业法

“三段式”平行作业法，即前段进尺、中段修整、后段出货(图2)。前段为迎头5m范围内，安排5人左右进行施工，包括打进尺眼、顶板初喷、顶板支护等；中段约10m，安排4人左右进行施工，包括刷帮、支护帮部、喷浆等；后段10～15m为出货段，将中段10m的矸石耙到此段，让中段人员进行修整。工作人员到达工作面后，首先安排耙矸机司机将前段和中段的矸石倒到后段，其他人员做进尺准备工作，包括运料、吊挂风水管路等。各施工队当班需要完成爆破、耙矸、初喷、支护、复喷等完整工序，要求迎头5m而后一次成巷。“三段式”平行作业使人员组合得到了充分优化，解决了以往前面干、后面看拖时“窝工”的难题。

图2 “三段式”平行作业法示意图

4 结论

祁东煤矿在岩巷施工过程中，通过认真研究，改进掏槽方式，在做好光面爆破技术管理工作，全力保障系统排矸的同时，采用科学的施工组织和管理方法，特别是“三掘一修”新模式的应用和“三段式”平行作业法的推广，大大提高了岩巷掘进速度，有效地缓解了矿井采掘接替紧张的局面。

[1]张思维.岩巷快速掘进技术在章村矿的研究与应用[J].河北煤炭,2011(3):35-38.

[2]刘彦军.底部掏槽式岩巷快速掘进工艺[J].煤炭技术,2010,29(2):75-76.

[3]岳振强.浅谈岩巷快速掘进的几点技术措施[J].中小企业管理与科技：下旬刊,2010(12):258.

[4]胡信利,刘尚星.岩巷快速掘进的改进工艺[J].煤矿现代化,2010,94(1):20-21.