技改矿井大断面岩巷快速掘进技术浅析

马冲飞（平朔北岭煤业有限公司，山西 朔州 036006）



技改矿井大断面岩巷快速掘进技术浅析

马冲飞
（平朔北岭煤业有限公司，山西 朔州 036006）

摘 要：本文系统介绍了悬臂式重型掘进机与单体锚杆钻机配套作业线在北岭煤业新建缓坡副斜井的应用，分析了大断面全岩巷道快速掘进技术中存在的问题及对策，技改矿井如能充分利用原有生产系统，优化和调整劳动组织和施工工艺，可加快技改井巷工程建设速度，尽量缩短技改工期，对同类型条件下兼并重组技改矿井具体一定的借鉴意义。

关键词：技改矿井；大断面；悬臂式掘进机；快速掘进

0. 前言

北岭矿工业场地内布置3个井筒，主斜井为刷扩已有主斜井、副斜井为新掘缓坡斜井满足无轨胶轮车运输要求、回风斜井为刷扩已有副斜井。根据平朔公司实际生产经验和生产组织习惯，辅助运输采用无轨胶轮车，新建副斜井井筒倾角为5.5°，位于拟关闭回风斜井北侧约60m处。

1. 大断面全岩巷道快速掘进与支护技术现状

为尽快完成技改井巷工程，矿井首先淘汰原矿方超期服役的2台EBJ-120TP型掘进机，重新配置EBZ160TY型悬臂式掘进机2台用于煤巷及半煤岩巷掘进，EBZ260H型悬臂式掘进机1台、EBZ318 （H）型悬臂式掘进机1台用于岩巷掘进，综掘机械化程度100%。巷道掘进全部采用悬臂式重型掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，锚杆支护方式，掘进与支护交叉作业，根据北岭煤业综掘设备配置及支护方式的不同，主要有3种综合机械化掘进方式。

2. 全岩巷及大断面硐室掘进与支护技术

（1）北岭矿开拓布置方案

副斜井为新建井筒，设计长度1418m，井筒方位角240°，倾角5.5°，井筒净宽5.5m，净断面20.13m2，铺底300mm厚，采用无轨胶轮车运输。担负矿井矸石、材料设备和人员等所有辅助提升任务，兼做进风井和安全出口。副斜井自井口掘进至139m处（+1261.6m）落平后，向右转71°沿井田西南边界向东南方向掘进576m至井田边界4号拐点处的大巷保护煤柱内，再转弯折返大致平行与4号煤东辅运大巷前段向西北方向掘进，当井筒底板距离4号煤层底板垂直距离接近20m时井筒向右转46°大致沿正北方向施工约74m后在转回原方位继续前进，当井筒到达+1165m水平后落平，通过4号煤辅运石门（车场巷道）与已有的4号煤层辅运大巷连通，形成4号煤层辅助运输系统。

（2）配套设备优势

配套设备外观尺寸较小，设备结构相对紧凑，且生产效率高和功能齐备，在掘进施工方面具有良好的灵活性。本套设备不但适用于全岩巷及大断面硐室的掘进与支护施工，在类似工程项目中的应用颇为广泛。另外，在施工过程中对于配套设备的拆解维修相当方便，设备自重非常小，无论是作业操控还是解体拆装都很便利。

配套设备的地盘装置均为整体刚性组合机构，且附带履带行走装置，以液压马达予以驱动作业。驱动过程由支腿阀带动前后两侧的支腿设备，生产阶段可保证整套设备的生产持续性和稳定性。

该配套设备的液压马达非常先进，其凿岩部分配置逐步钻眼构件，逐步钻岩是一种缓缓冲进的过程，钻孔位置确定以后即可逐步增大钻进压力直至最大冲击量，当成孔完毕即可停止钻孔。全液压式设备的引入，将使得巷道掘进每个循环达到两排（约2.4m）的效果，循环进尺的提高大大节约了各工艺交叉和准备时间，包括打眼、爆破、出渣、支护等工序的时间等等。

双臂凿岩设备具有很好的灵活性。双臂凿岩机与推进装置二者相对独立，且双臂包含6种生产动作，定位补偿相对精确。掘进行程的倍比结构主要包含油缸、滑轮组、凿岩机滑板与钢丝绳张紧设备4个组成机构。推进油缸的总形成约为1.265m，最大钻进深度可达2.530m。

挖掘机设备在全岩巷及大断面硐室的掘进与支护施工中可以保障生产的连续性和高效性。其中，高效性主要表现于出渣方面，它可以利用履带逐步推进挖取岩渣，并利用铲斗将铲取的岩渣送入刮板输送机，再由刮板输送机将岩渣送入其他转载机械。挖掘机设备在全岩巷及大断面硐室的掘进与支护施工中的适应性非常好，尤其在巷道倾角不超过32°的条件下极为适用，且为巷道出渣创造更好的环境，完全可以容纳下外观尺寸不超过620mm×740mm的输送机设备。

（3）副斜井掘进与支护方式

①副斜井表土段：巷道设计掘进尺寸为宽×高=7700×4750mm，半圆拱形断面，净断面积20.12m2，掘进断面积30.10m2；巷道支护形式为钢筋混凝土砌碹，支护厚度500mm。

②副斜井基岩段：巷道设计掘进尺寸为宽×高=5740×4370mm，半圆拱形断面，净断面积20.12m2，掘进断面积23.28m2；巷道支护形式为锚网索喷，支护厚度120mm。

③副斜井错车硐室：巷道设计掘进尺寸为宽×高=7740×5370mm，半圆拱形断面，净断面积33.33m2，掘进断面积37.46m2；巷道支护形式为锚网索喷，支护厚度120mm。

（4）副斜井（上段）作业线配置

副斜井（上段）作业线配置由EBZ318（H）重型悬臂式掘进机，防爆铲车，防爆胶轮车，掘砌台车，单体锚杆钻机，通风除尘设备及供电系统等组成。

EBZ318（H）重型悬臂式掘进机最大定位截割断面可达38m2，截割硬度不大于130MPa。要求环境温度为0～40℃，坡度±18°。

（5）副斜井（下段）作业线配置

副斜井（下段）作业线配置由EBZ260H重型悬臂式掘进机，防爆铲车，SSJ-800可伸缩带式输送机（或SGW-40TG刮板输送机），单体锚杆钻机，通风除尘设备及供电系统等组成。

EBZ260H重型悬臂式掘进机最大定位截割断面可达31m2，截割硬度不大于110MPa。要求环境温度为0～40℃，坡度±18°。

3. 全岩巷道快速掘进技术存在的问题及对策

3.1 表土段掘进存在的问题及对策

北岭矿新建缓坡副斜井表土段及风化基岩段距地面上方宿舍较近，不适宜长距离明槽开挖，且根据施工中实际揭露情况来看，风化基岩段为砂岩与泥岩互层，层理节理发育，岩石破碎，极不稳定，施工难度较大。

现场施工中采用掘进机、铲车配合开挖装矸，防爆胶轮车排矸，U29钢棚临时支护，直接使用公司搅拌站成品砼，混凝土车载输送泵配合衬砌台车进行二次衬砌形成永久支护。该方法具有安全系数高，出矸速度快，施工速度快，效率高，无需现场拌料，人员用工少，施工一个正规循7.5m，巷道一次成型，即保证了混凝土整体性和表面光洁度，支护质量好，又改善了工作条件，劳动强度降低，砌筑、掘进可平行作业，经济效益和社会效益明显。

3.2 上山掘进遇局部硬岩存在问题及对策

北岭矿新建缓坡副斜井采用上下对头掘进，矸石通过掘进机后配套防爆铲车、SSJ-800皮带机（40T刮板运输机）进入原主运系统，通过系统旁路排矸至地面。反掘巷道进入4号煤上覆岩层后遇硬岩，岩石节理不发育，局部巷道硬度f＞8以上，现场施工中截齿损耗大，掘进速度缓慢，且上山掘进中设备易“窝机”等问题。

①现场施工中采用铲车集中出矸，生产班矸石集中存放，检修班集中排矸，实现煤矸分运，不影响生产班煤巷施工，采用皮带集中出矸，为实现快速排矸创造了条件。

②巷道底板岩性软，遇水后易出现“窝机”，影响掘进速度，出现“窝机”现象后，用道木把履带垫实，将防尘水、冷却水引到水沟，减少水对底板的浸泡。

③因无法协调炸药等因素，现场施工中无法放松动炮，将原国产截齿更换为进口截齿，但现场使用效果不明显，截齿损耗量较大。

3.3 大断面硐室掘进存在问题及对策

北岭矿新建缓坡副斜井错车硐室宽度达7.8m，高度达5.4m，掘进断面38m2，一次施工困难，现场采用“分台阶施工法”，迎头留设斜坡，先拱后基，顶帮锚杆错茬施工，工序间实现空间和时间上平行作业，缩短正规循环作业时间，提高了开机率。

3.4 全岩巷道防尘问题及对策

由于在掘进过程中，产生大量的粉尘，这些粉尘会对矿工的身体健康造成很大损坏；也影响了工人的视线，使工人对机械设备的运行情况不能准确掌握，只能在停机后再继续工作，从而降低了掘进工效。常用的除尘方式主要是掘进机内外喷雾，巷道内设置多道全断面喷雾，转载点设置防尘罩及喷雾除尘，但现场使用效果不理想，可靠性差。现场采用安装加压泵，加大水压，采用掘进机载泡沫除尘等方式，但防尘效果不明显。

结语

北岭矿在井巷工程现场施工中，特别是在全岩巷掘进中，遇到锚杆支护速度，硬岩掘进，粉尘防治等诸多方面困难，虽采取了一些措施和方法，但效果不甚理想，仍需进一步改进。

技改矿井在建设过程中可根据原有生产系统及现场条件，结合技改初步设计内容，整体规划和考虑，统一协调优化生产布局，充分利用原有生产系统，采用先进的设备设施，在掘进施工方法及施工工艺上改革创新，加强技改矿井建设速度，缩短建设工期，争取早完工，早见效。

参考文献

［1］赵学社.煤矿高效掘进技术现状与发展趋势［J］.煤炭科学技术，2007，35（4）：1-10.

［2］马贵纯，杨伟光.浅谈提高岩巷施工速度的途径［J］.建井技术，2008，29（1）：27-29.

中图分类号：TD263

文献标识码：A