东滩煤矿水平大断面岩巷快速掘进施工技术应用

黎恒彦 张春娟 张春龙

摘 要：东滩煤矿在岩石巷道掘进过程中，成功引进使用履带式液压挖斗装载机配合两台矸石仓出矸、排矸，并在爆破技术参数以及施工组织上进行优化，有效的提高了岩石巷道的掘进速度。

关键词：快速掘进；装载机；爆破参数；施工组织

前 言

煤炭在我国能源消费结构中占据主导地位，随着我国经济快速发展，对煤炭的需求量不断增加，因此将会建设新的矿井以及对原矿井进行延拓改造，矿井开拓掘进工程量相应地会大幅度提高。然而当前岩石巷道掘进速度慢，将会严重影响矿井的正常生产接续。

岩石巷道掘进施工作业普遍采用风钻打眼，分次起爆，挖斗式耙装机装岩，矿车运输排矸方式进行作业，机械化程度低，限制了巷道掘进单进水平。为了提高岩石巷道掘进速度，达到快速掘进的目的，兖矿集团东滩煤矿使用新型履带式液压挖斗装载机配合两台矸石仓进行出矸、排矸作业，并对爆破技术参数以及施工组织进行优化，有效的提高了岩石巷道的掘进速度。

1 工程概况

东滩煤矿三采区轨道大巷为东滩煤矿一水平开拓巷道，以3‰坡度掘进，设计为直墙半圆拱型断面，净断面积为15.6m2，该巷道为穿层掘进，主要岩石为泥质砂岩，f=4～5，较松软、破碎；钻眼爆破法掘进，装载机配合两台搭接式矸石仓装岩、排矸。采用锚网喷支护，锚杆规格为？准20×2000mm的高强度全螺纹快速安装螺帽树脂锚杆，采用厚10mm钢板压成弧形托盘，钢筋网为？准6.5的钢筋编织而成，规格为1760×1160mm的金属网。喷射混凝土的标号为C20，所用水泥标号不低于32.5R。

2 新型装岩设备的使用工艺

新型装岩、排矸设备是由一个履带式液压挖斗装载机以及两台搭接式矸石仓两部分组成。装载机先将迎头的矸石采用挖斗配合装载机刮板耙装到第一节矸石仓内，当第一节矸石仓装满后，矸石仓司机启动矸石仓，再将矸石通过矸石仓内部的刮板传送到第二节矸石仓内，最后矸石从第二节矸石仓的卸载点将矸石装入矿车内，由电机车运出。这样整个过程实现了矸石的连续耙装、运输一体化作业，将迎头的的40多车矸石一次性耙装干净，避免了前移耙装机、搞成巷，使装岩、排矸机械设备发挥了最大效率。

装载机行走部是采用履带式，两个行走部跨骑在轨道两侧，装载机牵引着两节矸石仓前进、后退，矸石仓是轮式行走机构，随装载机的牵引在轨道上移动，使该设备实现一体进退。

3 爆破方案优化

岩石巷道掘进工作面均采用钻爆法施工，打眼的深度决定每一炮的进尺，但是打眼的时间随着炮眼深度的增加而增加，效率也会降低，如果炮眼过浅，进尺就小，浪费工效。为此采用中深孔光面爆破法，通过多次現场试验及现场写实方案比较，最终确定了2.5m长钎子打眼，炮眼深度为2.3m，每一炮循环进尺由原来的1.6m提高到2.1m。

为达到光面爆破的效果，我们减少了周边眼眼距和抵抗，周边眼使用小直径炸药，这样光爆眼痕率达到了80%以上，有效的控制了巷道成型，提高了效率。在此基础上试验了准直式掏槽方式，该掏槽眼采用两阶段准直眼掏槽方式，主要参数为外层槽眼的倾角为80～85°（斜眼掏槽的倾角为65～75°），一段起爆；中间加两个直眼，在其下部装药，二段起爆。这种掏槽方式其优越性主要体现在：炮眼少、槽腔大、易于操作，爆破效率高。配合使用高性能、数显、联锁发爆器全断面一次性起爆，减少了放炮时间，为安全、快速、高效掘进奠定了基础。

4 施工组织优化

掘进施工采用全断面一次性成巷，“三八”制作业方式组织生产，工序安排上使迎头集中力量掘进，尽可能使工序平行作业，迎头拱部锚网支护与后面出矸平行作业；打炮眼与后面出矸平行作业；帮部锚网与拱部喷浆平行作业。岩石巷道掘进施工实行工序控制方法，将掘进循环划分成打眼、装药放炮、拱部锚网支护、拱部喷浆、倒迎头矸子、两帮锚网喷支护、帮部喷浆等七大工序，按照每班出勤的人数，分为迎头工、后勤工两大块，这样前后协调，在迎头施工期间将管线的延接、钉道、通风、砌水沟等工作完成。

在保证安全生产的条件下，尽量平行作业，提高工序的衔接性以及工时的利用率，同时把一些业务净、技术过硬的人员调整到重点掘进队伍来，充实打眼、喷浆等关键岗位力量。使整个队伍的人员素质、结构状况、劳动组织达到最佳状况，确保职工的出勤率。按照当班完成的实际工序计算工作量，遵循每班一个正规循环的标准进行作业，量化考核工作量。

5 优化支护参数、降低喷浆厚度

根据巷道围岩条件及时调了整锚杆间排距，将中硬以上岩石原来800×800mm的锚杆间排距调整为1000×1000mm，在确保支护可靠性的前提下提高了实用性，降低了支护工作量和支护所花费的时间，并节约了材料。要求顶部锚杆必须使用锚杆钻机进行打注，即提高了打眼的速度，又保证了锚杆的角度以及安装质量。

改变了以往对岩石巷道施工中喷浆的认识，认识到喷浆只是起到封闭围岩的作用，大喷浆厚度支护并不一定牢固，改换了通过喷浆进行巷道造型的思路，在优化爆破参数，确保光爆成型质量的前提下，将喷浆厚度由原来的150mm降低到80mm，进而降低到50mm，并研究制定了相应的验收标准，使得每完成一个循环的喷浆料由原来的5车降到3车，节约了喷浆材料消耗和喷浆所占用的时间。

6 结 论

（1）采用履带式液压挖斗装载机牵引配合两台矸石仓装岩排矸，可以实现连续排矸，能把一次爆破产生的矸石出净，该装岩排矸方式一次用时需约40min，与使用普通挖斗式耙装机倒矸时间每次少用20min，大大提高了人工效率，缓解了车皮供应不及时对迎头掘进的影响。采用这种装岩排矸方式，可以避免掘进一定长度后停止掘进，集中出矸、平底板、钉道、移进耙装机搞成巷的现象，做到了真正意义上的一次成巷，增加了掘进作业时间，提高了掘进单进。

（2）坚持引入新的施工理念，通过优化施工组织、优化爆破参数、优化支护参数、降低喷浆厚度，确保充分发挥大断面水平岩巷快速施工装备的优势。

（3）东滩煤矿三采区轨道大巷通过水平大断面岩巷快速掘进技术应用以来，掘进工作面单进大幅度提高，单月平均掘进进尺150m，其中最高单月掘进202m，真正意义上实现了岩石巷道快速掘进。

作者简介：黎恒彦（1982-），男，陕西乾县人，助理工程师，学士。