大断面顺槽巷道快速掘进配套施工模式的研究

张文龙 韩斌 臧德梁

摘要：随着煤炭市场需求的扩大，特别是采煤设备和采煤技术水平的提高，煤炭生产能力大幅度的提高，这使得煤矿的采掘接续关系也越来越紧张。如何提高掘进速度，确保采掘接续正常，成为煤炭行业最为重要的研究课题。能源公司提出安全快速示范化迎头建设思路，矿紧紧围绕该思路不断丰富示范化迎头的内涵，提出了内蒙能源安全快速掘进新模式理念，掘进专业不断深化、具体了该理念，明确了安全快速掘进新模式的建设目标、管理理念及实施办法，在这种大背景下，掘进二区作为最早投入福城建设的一支具有优良传统的掘进队伍，持续发挥艰苦奋斗的精神，勇于承担，不断提升自我，积极投身省外煤矿建设，落实公司的安全快速掘进新模式部署，强力执行专业管理理念，在掘进速度，质量标准化治理及文明生产方面取得了明显成就。内蒙古福城矿业公司掘进二区坚持创新发展，优化施工工艺，在施工1904N运输巷过程当中实现了综掘快速掘进。

关键词： 快速掘进 施工技术 提升

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、巷道、施工工艺及设备概况

1、巷道概况

1.1、煤层顶底板状况

9煤平均厚4.95m，煤岩类型属半亮型，视密度1.4 t/m³，9煤上下分层夹矸为粉砂岩，厚0.05～0.25m；9层煤个别地点有泥岩伪顶，厚0-1m，黑灰色，泥质结构，层状构造，贝壳状断口；再上为灰岩，属Ⅱ类围岩，结构稳定，浅灰色，致密块状，平均厚度2.0m，生物碎屑呈斑点状分布；再上为泥岩，灰黑色，泥质结构，层状构造，参差状断口，厚7.1m；9煤直接底板为粉砂岩，厚度4.5m；再下为10煤，厚度0.6m。

1.2、加强地质预测预报工作，为巷道连续快速掘进打出好基础

对于地质条件极其复杂的矿井，不论是岩巷还是煤巷，施工中经常遇到断层及构造带，不仅影响了施工进度，而且威胁安全生产，为此，我们充分利用三维物探、钻探等进行超前探查，控制地质构造。并进行地质动态分析等以便准确掌握构造情况，为巷道连续施工赢得了时间，为巷道快速掘进打下了良好的基础。

1.3、施工巷道概况

巷道断面及支护形式

净宽×净高=4.5m×3.6m

S掘=17.4㎡ S净=16.2㎡

顶板为泥岩且泥岩厚度大于0.6m时采用5根锚杆配W钢带（4600×280×3mm）及钢塑复合网支护，锚杆间排距为1000×1000mm。施工时循环进度为2000mm，最大控顶距为2300mm。

顶板为完整灰岩时（或泥岩厚度小于0.6m时放掉泥岩伪顶）采用4根锚杆配W托盘（400×280×3mm）或W钢带（4600×280×3mm）及钢塑复合网支护，锚杆间排距为1200×1200mm。施工时循环进度为3600mm，最大控顶距为3900mm。

巷道上帮采用3根锚杆配一页W钢带（1900×280×3mm）和一个W托盘（400×280×3mm）及双向拉伸塑料网（或钢塑复合网）支护，巷道下帮采用2根锚杆配W托盘（400×280×3mm）及双向拉伸塑料网（或钢塑复合网）支护。顶板为完整灰岩时（或泥岩厚度小于0.6m时放掉泥岩伪顶）两帮锚杆间排距为1500×1200mm，顶板为泥岩且泥岩厚度大于0.6m时两帮锚杆间排距为1500×1000mm；锚杆采用MSGLD-335等强螺纹钢式树脂锚杆（φ22×L2200mm）。

2、施工工艺流程：

综掘机割煤→机载临时支护装置做临时支护托顶板钢带→打锚杆眼→安装锚杆→挂网联网→补打锚索→成巷。

采用“三八”制循环作业方式，三班掘进支护组织生产并对机械设备进行维修保养。该巷道循环进尺3.6米，最大空顶3.9米，每班可完成2个循环以上，日进尺可完成20米以上。

3、设备概况

3.1、综掘设备选型的提升

随着矿井开采条件的不断变化，结合综掘机在现场的实际应用情况，福城矿业在施工的1904N运输巷使用了EBZ-260型综掘机，EBZ260掘进机集成了国际先进技术，拥有自主知识产权，能够实现连续切割、装载、运输作业，整机具有以下特点：

（1）整机配置高、技术先进、可靠性好、重心低、机器稳定性好；截割部不伸缩，采用国际上最先进的轴承与截齿等，破岩能力强；

（2）内喷雾采用专利技术，截齿后喷雾、内漏检测；进口格来圈密封双位调换和配有支承环,延长格来圈密使用寿命；

（3）铲板镜面双向大倾角，马达直接驱动星轮，利于装料和清底；

（4）中间运输机平直机构，与铲板构成四联杆滑移，铲板抬起或卧底时第一运输机双链长度变化非常小；龙门高、运输通畅，采用中双链结构、高强度耐磨钢板，提高溜槽及刮板使用寿命；

（5）本体采用厚板箱型结构焊接，稳固可靠；

（6）行走驱动采用进口马达与减速器高度集成，驱动力大，性能可靠；

（7）液压系统恒功率、压力切断、负载敏感控制功能；

（8）电气系统技术先进，采用模块化设计，操作箱具有液晶汉字动态显示故障自诊断及记忆功能。

3.2、快速掘进施工设备的选择优化

首先，考虑到该煤矿施工现场在巷道掘进过程当中频频产生顶底板出水问题，采取引入气动隔膜泵装置进行排水处理，将施工现场掘进过程中迎头面积水抽取至后后续临时水仓当中，进而在使用大功率排水泵将储存水仓内的水输送至大巷泵房。从而极为直接与有效的缓解了全煤或半煤岩顺槽掘进过程中迎头积水的问题；其次煤矿施工现场巷道掘进施工过程中可应用激光指向仪装置针对巷道的中线控制处理，以此种方式确保巷道施工质量的稳定性与精确性。

3.3、综掘机使用、维护、降尘措施的提升

①综掘机截割顺序：

截割头在首次横向切割之前，先在断面内挖掘一个窝槽，控制好截割深度。在窝槽开掘过程中，转动着的截割头，依靠掘进机行走履带向前移动，同时继续左右摆动，完成掏槽工作。窝槽完成后，水平摆动转动着的截割头沿巷道断面的宽度方向水平切割，开掘横槽，接着往回摆动截割头，继续进行水平切割。重复以上动作，完成整个断面的切割工作。

②注意对截割头截齿的保护。

综掘机在半煤岩巷道中掘进时，截齿最容易被损坏，掘进中要经常观察截割臂的情况，如截割臂震动过大，说明有可能截齿损坏严重。截割臂越震动截齿越容易损坏，必须及时补齐更换截齿。

③专人专护，保护机械。

综掘机司机经过专门的培训，考试合格后，持有合格证者，方可操作和维修。其他人员一律不许操作、乱动综掘机。

综掘机由专门的综掘机维修队进行日常检查和维修，包括减速器机液压油箱、润滑油、截齿、刮板机链条、液压系统工作压力、管路泄露、水幕雾化装置、拖拽电缆等。

④综合降尘措施：

综掘机在截割过程中产生大量粉尘，不仅呼吸困难，而且能见度低，容易发生事故和引发尘肺病。福城矿业公司全矿推行“92除尘法”综合降尘措施。在风筒上增加可调节控风器，配合大功率除尘风机、附壁风筒、综掘机内外喷雾装置、捕尘网、净化水幕等综合降尘措施。迎头切割时，将控风器关闭，使新鲜风流吹到综掘机后方，迎头的煤尘被大功率除尘风机吸入，使迎头形成负压，控风器吹出的新鲜风流再流入迎头，以达到降尘效果。迎头切割完后先打注水眼进行煤层注水，打开控风器使新鲜风流供入迎头。经过改善后的综合降尘措施，大大的减少了迎头切割时产生的煤尘，进一步减少了施工时对施工人员带来的危害。

3.4、设备管理的提升

为保证设备正常运转，施工单位加大了对设备的管理。首先是加强设备的维护和保养，所有设备全部实行专人管理，专人维护，专人操作，台台落实到人，并按程序化管理的要求，推行“一包、二勤、三定、四不走”的管理办法；一包即包机挂牌、二勤指勤检查、勤维修；三定即定岗位、定人员、定职责；四不走指当班情况不交代清楚不走，当班事故处理不完不走，班末不验收不走，上井不填写汇报不走。通过采取以上措施，调动了职工积极性和责任心，提高了设备完好率，确保了运转良好。其次，做到超前准备，配齐备足零部件，实施配件定制化管理。

掘进专业建立专门队伍维护一部皮带以外的运输系统，包括+520回风上山皮带、溜煤眼、破碎机、+580煤仓入仓巷皮带、扒装机、给煤机，以机电区长伊永普牵头成立皮带维护小组，对该套系统每日进行检修维护，避免该系统出现薄弱环节，卡脖子影响生产。

对于二部非固定皮带，工区每天早班按机电工拉线整架子，加防跑偏托辊，加全清扫器，拉机尾时安专人看管，机尾滚筒跑偏立即调整机尾，彻底解决了宽支架窄皮带易跑偏撒炭的问题。

二、区队管理办法提升

工区形成以区长为核心的富有凝聚力的管理体系，班子成员齐心合力，共同应对井下施工难题，做到哪里制约生产就到哪里盯班盯岗，哪里问题不断就到哪里指挥作业，即使打联勤不上井也要把问题根源找到、解决、根除，留给下班次合理的生产条件。

工区管理刚柔并济，奖罚公正，对待工人动之以情，晓之以理。月初制定班组进尺考核办法，将月度作业计划分解到早、中、夜三班，再细分到每一天每一班次，完成作业计划不予考核，超出作业计划进行奖励，完不成作业计划按规定考核。每天对计划完成情况三班班前会公布，同时绘制三班进尺统计图，各班进尺高低一目了然。月初制定保勤制度，上够27班次奖励2000元，每多上一个班次再奖励500元，极大的促进了工区职工上班的积极性，保证了各迎头工人出勤。

工区高度重视内蒙能源安全快速掘进新模式建设，为提升工区班组及一线施工人员对示范化迎头的思想认识，工区召开了工区班组及该迎头一线施工人员参加的示范化迎头建设动员会议，从全区职工的思想认识上入手，大力宣传示范化迎头建设的意义及作用，同时积极采纳公司领导、上级部门及兄弟单位对示范化迎头建设提出的建议及要求，使工区全体干部职工认清本工区在示范化迎头建设工作方面的不足和差距，增强其紧迫感及责任感，进一步坚定了全区职工搞好示范化迎头建设的决心及信心。

另一方面，工区班子认清形势，明确责任，形成了区长、书记全面负责安全、生产及标准化治理工作，生产区长、包头区长直接负责快掘迎头的人员配置、现场施工组织及质量标准化工作的落实，技术负责人主抓施工质量，机电区长负责机电、运输体系的稳定运行的分工格局；同时充分发挥各班班长、组长及验收员在现场实施的作用，将示范化迎头建设的安全、掘进速度、文明生产及质量标准化治理工作落实到实处；工区有程序、有闭合的严格监督考核各级管理人员，在各快掘迎头形成了工区全方位齐抓共管示范化迎头建设的工作机制。

在工区管理人员任劳任怨，能吃苦，敢拼搏的工作热情带领下，工区员工工作热情也高涨，在迎头的施工过程中，你常常看到的是运料工运着锚杆在跑步，打钻的一脸炭泥，浑身湿透，而且精神饱满，岗位工皮带一停就拼命的清理着卫生，将岗位卫生清理的干干净净。

建立基层自主管理模式：转变管理理念，改变由原来矿管区、区管队为区队自主管理，即员工自我管理，区队除安全管理由矿、区对队和员工管理外，其他均实现自主管理；我矿通过安全、公会、经营等部门联合对班组自主化管理流程进行规范、简化，按照区队领导抓保障、机制，队部领导抓落实、现场的原则，并进行合理分权，提高班组自主管理的积极性与能力。通过推行班组自主管理，班组长与员工综合素质有了明显的提高，延伸了安全链条，较好的起到了点上结果、面上开花、示范拉动效果。

提高工作热情，及时总结、奖励。在注重落实考核的同时，在班组与班组之间、职工与职工之间，大力开展劳动竞赛。如每月制定出掘进进尺及质量的基本考核指标，然后在此基础上制定出台阶奖励政策。每超额定的进尺基数给予奖励。同样，在职工中，也开展各种形式的劳动竞赛，每月或每季度评出最佳职工能手，并给予一定程度的物质及精神奖励。通过这些活动的开展，极大地激发了工人的劳动积极性，在职工中、在班组中，形成了浓厚的气氛，使掘进进尺得到显著提高。

三、以人为本，优化施工工艺

1、1904N运输巷采用EBZ260综掘机后跟125KW皮带掘进，为充分提高设备的运行率，剔减施工环节，通过与各领导的研讨，工区增加二运及二运跑道长度，现二运5节15米，为实现月单进600米创水平目标，每小班需拉机尾2次，增长二运后，可少拉一次二运，少挪一次风水管路，迎头可增加约30分钟施工时间。

2、增长储带仓长度，储带仓增长至60米，可减少加皮带次数，从而减少加皮带对迎头施工的影响，同等条件下，可减少机电工工作量，减少皮带接头数量，增加皮带运输系统的稳定性。

3、坚持正规循环，早班完成2个循环（7.2m），中夜班各两个半循环（7排8.4m），日进尺24m。每天早班按专人打设单轨吊梁，一个小班打设12根24m，与迎头进尺同步，保证单轨吊梁不拖后迎头，迎头进料方便，为迎头施工创造有利条件。

4、液压临时支护淘汰前探梁临时支护，降低工人劳动强度。以往采用前探梁做临时支护时，每进一循环需人工挪前探梁，费时费力，工人劳动强度大。通过引进机载液压临时支护后，临时支护实现了机械化操作，降低了工人劳动强度，同时增加了安全系数。

5、进尺多了，给运料带来了极大困难，考虑到现状，工区申请专机专用保证迎头物料供应。单轨吊跟到迎头，材料直接由单轨吊运至迎头，节约了时间，也节省了工人体力，是快速掘进的保证。

6、在物料运输中，集装箱成了巷道里一道景色。物料分类装在集装箱内，别管在运输还是在使用上，都给生产带来了各种便利。

7、考虑到战线长，巷道掘进方位变更频繁带来了运输难度极大，区队加强机电管理，特别是对皮带跑偏进行了研究和创新，研究了新型的防跑偏装置。区队及时计划皮带机件，及时应对机电事故，做到机电不影响生产。

8、在示范化迎头的建设过程中，专业对巷道文明生产及工程质量提出了新的要求，工区本着超标准的目标，狠抓巷道文明生产及迎头工程质量管理，主要措施有：

（1）从第一部皮带机头到迎头，巷道配置了环保垃圾桶，工区严格要求井下职工必须将所有生活垃圾入桶集中装袋升井，避免了垃圾乱扔乱放，影响巷道整洁面貌情况发生；

（2）明确岗位及责任，安排专人负责整理料场，所有物料、工具分类高标准码放，整洁有序，挂牌管理；

（3）专人负责电缆、风水管路及风筒吊挂与卫生清理，电缆、风水管路及风筒拉线吊挂，保证平直一条线，并且严禁使用铁丝无标准随意捆绑、吊挂，要求必须使用正规挂钩，同时坚持每天冲刷、擦洗，动态保证其保持原色。

（4）全区动员，人人管质量，树立质量为本的质量管理理念。工区严格要求工区班子、班组长、验收员及一线施工人员，必须将施工质量放在第一位，工区制度明确规定，月底各班组工资绩效与各班组的工程质量挂钩，凡是工程质量不合格的进尺均作废，从源头上增强了一线职工的质量意思及重视质量的动力。

9、施工组织方面：每班在册17人，除去5个岗位工及正常轮休或旷工2人外，迎头出勤10人左右。这10人中，包括班长1名、组长1名、综掘机司机2名，其余均为巷道掘砌工。迎头配备4部风钻（1部备用）1部锚索机，每个循环截割完成后，临时支护立即到位，迎头响起3部风钻，1部打设上帮锚杆，两部打设顶板锚杆；需打设锚索时，先用风钻打透顶板灰岩，再使用锚索机打眼，极大提高施工效率。

四、结束语

综上所述，掘进技术，特别是快速掘进技术已成为新时期煤矿施工过程中作为基础与关键的综合性工作之一，其重要程度也逐步受到煤矿施工各相关工作人员的特别关注与重视。更为关键的一点在于：快速掘进施工技术在稳定我国煤矿行业健康有序发展，构建高效矿井生产建设作业的过程当中同样发挥出了极为关键的重要意义。从这一角度上来说，我国快速掘进技术在实际施工过程当中应当以煤矿施工实际情况为出发点，依托于先进的科学技术手段与管理方式，不断完善与创新快速掘进施工技术，从而为现代经济社会的稳定发展提供可靠且稳定的能源性保障。

参考文献：

[1]煤矿开采学，徐永圻，中国矿业大学出版社；

[2]内蒙能源福城矿业工作手册，内部资料；

作者简介：张文龙（1989- ），男，毕业于山东科技大学，学士学位，目前任职于福城矿业有限公司调度室，已取得助理工程师职称。