晋华宫矿半煤岩巷快速掘进技术及管理

曹建国

（同煤集团晋华宫矿技术科，山西 大同037016）

晋华宫矿为多井口大型矿井，年产量450万吨，主要含煤地层为下侏罗统大同组，煤层多而薄，其中，307盘区5704巷所在的7－3＃煤层厚1.2～1.58m，平均厚度为1.4 m，属于厚度偏小的中厚煤层〔1〕，该煤层倾角2°～6°，平均4°，埋深280.2～303.3m，瓦斯含量较少。

5704 巷沿煤层底板布置，设计断面为矩形，掘进断面宽4.3m，高2.8m，掘进过程中岩层所占比例为43.57%～57.15%。老顶厚7.8m，上部为深灰色粉砂岩，下部以灰白色中、细砂岩为主；直接顶厚2.96m，上部深灰色粉砂岩，中部夹杂着7－1＃煤，下部深灰粉砂岩；底板则以白灰色粉砂岩为主，水平层理。室内试验表明，处在巷道断面内的粉砂岩强度达到83.6MPa，而煤层的强度只有5.9 MPa，巨大的强度差异严重影响了巷道的快速掘进。

在对5704巷的设计和掘进中，采用了“以人为本，动态设计，科学调控”的指导思想，从技术和管理两方面入手提高巷道掘进的速度，最大月进尺达到368m，实现了中厚煤层半煤岩巷道的快速掘进。

1 支护设计及掘进配套

1.1 动态支护设计

根据统计资料，巷道掘进一个循环作业中的支护时间要占总作业时间的70%〔2〕，巷道的支护设计对其快速掘进的实现具有决定性的作用，5704巷道采用了施工速度最快的锚网支护，由于巷道埋深浅、绝大部分顶板岩性较好，因此尽量减小锚杆、锚索的长度，增加其间排距，减少钻孔深度及密度，提高掘进速度。

锚杆选用Φ18mm×1700mm左旋无纵筋螺纹钢树脂锚杆，顶板间排距均为1000mm，帮锚杆排间距为1200 mm×1500mm，呈三花布置。锚索选用Φ15.24mm×5000mm钢绞线，排间距1500mm×3000mm。顶板铺设4200mm×180mm×4mm钢带，两帮采用菱形金属网护帮，托盘均为配套。

在顶板地质条件稍差地段，底板加铺金属网。根据施工过程中的监测结果显示，巷道两帮最大收敛量63.7 mm，顶底板移近量仅为10.8mm，与以往锚网支护相比，5704巷支护时间降低了38.6%。

1.2 机械设备配套

对于半煤岩巷的掘进，常用掘进方式为“炮掘”或“小功率掘进机＋炮掘”，前者打孔较多、出渣困难、超欠挖难以控制、支护困难，后者虽然在煤层部分采用掘进机，但仍然摆脱不了“炮掘”缺点，掘进速度较慢。

为此，矿上为该巷道配备了EBZ260H大功率旋臂式硬岩掘进机，该机自带蟹爪式装运设备及刮板运输系统，与传统的EBZ160SH掘进机相比，该机功率高，设计单刀力大，截割能力强，智能化程度高，稳定性好，能很好的破岩掘进。为了配合这台现代化的掘进机，该工作面还配备了2部SJ800／2×40皮带机，使掘进机切割的煤和岩石及时的输送出去。

在巷道支护方面，采用了2台MYT－130液压钻机和2台655型气腿式凿岩机，最快能同时施工4根锚杆（索），将钻孔所占时间降低了30%～40%，提高了工时的效率，加快了巷道的掘进速度。

1.3 工艺科学调控

5704 巷沿底挑顶掘进，根据顶板岩层完整情况，掘进机截割完2～3个循环（一个循环为1m）后，进行锚网支护。

煤矸和运，全部采用机械化运输：掘进机截割落煤矸经机组铲板→机组中间输送机→桥式皮带转载机→5704巷皮带→307盘区东翼皮带巷→7－3＃～11＃层溜煤眼→11＃层辅助皮带→11＃层307盘区皮带→810溜煤眼→810皮带→转载皮带→主井皮带→地面。

以往工程经验表明，机械设备故障是影响快速掘进的主要问题〔3－5〕，为了确保各项工艺及设备的正常运行，5704巷采用“四六”制作业方式，其中一个班作为专用的检修班，配备了15人的检修队伍，其中4人跟生产班随时处理突发故障，11人集中检修。

2 以人为本科学管理

无论是全自动机械化作业，还是全人工原始施工，施工人员是关键因素，在施工中如何提高员工的积极性是决定掘进速度的重要因素，在晋华宫矿5704巷施工时，从“以人为本”的角度采取了以下有效措施，为实现中厚煤层半煤岩巷道的快速掘进提供了必要条件。

2.1 合理分工，实现掘进的流水作业

任何一条巷道掘进都是一个综合系统性的工程，涉及掘进、支护、转载、运输、供电、供排水、通风、通讯、安全等多个环节协同作业，任何一个环节出现问题，都会影响到巷道的掘进速度。在5704巷的施工过程中，根据掘进过程将人员分为工长、组长、掘进司机、支护工、皮带司机、清煤工和检修工，其中工长和组长主要负责一个生产班中物资、人员、设备等的调控配备及管理，掘进司机主要负责硬岩掘进机的操作；支护工负责液压钻机和凿岩机的使用、锚杆（索）及钢带的安装；皮带司机负责两部皮带机的安全操作；清煤工对掘进机没能采到的边角及转运煤炭时洒落的散煤；检修工负责对各种设备进行检查。各项工作责任到人，合理分工，流水作业，保证快速掘进的同时也能使工人得到体力的补充。

2.2 强化培训，提高员工的综合素质

巷道掘进是一个综合的施工工艺，不仅要有现代化的设备，使用这些设备的施工人员也应该有较高的综合素质，5704巷动工掘进前，抽出两天的时间，邀请每台设备的厂家技术员或矿上的操作能手，针对设备的特点、操作方法、注意事项以及在使用过程中可能出现的问题和简单的处理方法等对这些人员展开培训，务必使他们实现对设备的熟练操作。此外，配合设计院对参与5704巷掘进的全体施工和管理人员进行施工工艺的培训，使每个人都清楚的知道什么时间改进行什么工作，减少窝工时间，提高工时利用率，进而提高掘进速度。

2.3 做好后勤保障，营造员工良好环境

良好的环境不仅能给人带来愉快的心情，也能提高员工的工作积极性，使他们得到更好的休息，体力和精力得到更好的恢复。对服装、澡堂、灯具等基本后勤工作有专人负责，及时清洗工人的换洗衣物。此外，通过及时召开座谈会，交流沟通工人在巷道掘进过程中的经验、心得及工作生活中遇到的困难，在相互学习充电的同时也使矿上领导及时了解工程的进展和工人的心里动态，消除员工的各种后顾之忧，使他们全心投入到工作之中，为巷道的快速掘进提供了保障。

2.4 制定科学制度，奖罚分明

一个好的掘进队伍除了高素质人员及现代化设备外，一个严格执行的科学制度是必不可少的。在5704巷掘进过程中，针对施工过程中可能出现的问题制定的具体的制度，其中两条在提高施工速度的同时也保证了施工的质量：

（1）实行严格的交接班制度和各工种岗位责任制。交接班时，各工种每个岗位上的人都要进行对口交接，上一个班要对下一个班交任务、交措施、交设备、交安全。使下班情况清、任务明，能立即连续平行作业，保证正常施工。

（2）实行严格的赏罚分明制度，针对施工中出现为抢速度而降低施工质量的问题，对安装位置不准确、预紧力不足的锚杆（索），发现1根处罚1000元，同时将罚金奖励给其他没有出现问题的小队。在施工过程中的多次检查，各项指标均达到了设计要求，切实地做到了半煤岩巷的“又快又好”掘进。

3 结语

中厚煤层半煤岩巷的快速掘进技术是煤矿生产面临的一个技术难题，解决好这一问题，可以很好地保障矿井的采掘平衡，有利于“高产高效”矿井的建设。在晋华宫矿7－3＃煤层307盘区5704半煤岩巷的掘进中，采用了“以人为本，动态设计，科学调控”的指导思想，减轻了工人的劳动强度，提高了掘进速度，取得了平均月进尺339m，最大月进尺368m的掘进速度，巷道1170m的全长施工中未出现任何事故，做到了“又快又好”施工。

〔1〕王建平，靖洪文，刘志强.矿山建设工程〔M〕.徐州：中国矿业大学出版社，2007.10.

〔2〕牛宝玉.采掘锚、掘锚一体化快速掘进成巷技术〔J〕.煤炭工程，2003，（9）：9～12.

〔3〕李卯玄.半煤岩巷道安全快速掘进〔J〕.山西焦煤科技，2009，增刊：30－31.

〔4〕吴淑芹，刘建胜.薄煤层炮掘半煤岩巷道优质快速低耗掘进技术〔J〕.中国煤炭，2008，（7）：55～57.

〔5〕樊 勇.巷道快速掘进的影响因素分析〔J〕.山西煤炭，2009，（4）：20～22.