大断面岩巷掘进装备工艺改革研究与应用

诸葛祥华 左海峰

摘 要：随着矿井的发展，传统的大断面岩巷掘进装备及施工工艺已不能适应生产的需要，所以说装备升级、工艺改革是提高工效和进尺的关键因素。本文结合王楼煤矿实际，重点论述大断面、大坡度岩巷掘进装备升级、工艺改革研究与应用。

关键词：大断面；大坡度；岩巷掘进；装备升级

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.070

0 引言

王樓煤矿大断面岩巷掘进，采用传统的装备及施工工艺，炮泥封孔爆破，耙装机后跟皮带出矸。打眼、爆破、出矸效率均较低，人工工效低，导致月进尺偏低。所以装备升级、工艺改革是提高工效和进尺的关键因素。王楼煤矿根据自身矿井实际情况和集团公司要求，立足当前，着眼长远，力争建设一支岩巷炮掘快速掘进专业化队伍，打造一流大断面岩巷快速掘进作业线。

1 矿井岩巷掘进装备应用概况

王楼煤矿通过前往先进矿井下井参观学习、跟班写实和外出考察、调研的方式，并且经过“安全、技术、经济”一体化论证，最终确定采用履带式全液压钻车打眼，履带式挖掘式装载机、伸缩主运输皮带机、梭式矿车（缓冲仓）配合出矸、侧卸式装岩机整平底板，形成岩巷快速、机械化掘进作业线。人工打眼，采用YT-28（或7655型）风钻，钻杆为六角中空钎杆（B22mm），钻头Ф32mm柱齿钻头打眼，采用耙装机或侧卸式装岩机出矸，待掘进距离满足安装履带式全液压钻车、履带式挖掘式装载机、伸缩主运输皮带机时，形成岩巷快速、机械化掘进作业线。

2 大断面、大坡度岩巷掘进装备升级、工艺改革应用

2.1 履带式全液压钻车

（1）全液压双臂、配合Ф38mm钻钎、Ф43mm柱齿钻头施工炮眼，打眼速度0.8-2m/min，适应于大断面（7.3*5.5m）、大坡度（≤26°）巷道作业。（2）液压平动钻臂具有使推进梁全方位保持平行的功能，可直接、快速、准确定位；钻孔与孔之间相对平行、无需人工校准平行、操作简单、能极好的控制孔与孔间距精度与平行度。（3）机身小、结构紧凑、重心低、机动灵活、噪音低、动力单一、耗能小，可大幅度改善工作环境及提高施工效率和质量。

此设备代替人工打眼，双臂双眼同时施工，效率较人工风钻打眼提高60%，打全迎头眼时间由原来的5h缩短至2h，同时大大降低了职工的劳动强度。

2.2 履带式挖掘式装载机

（1）底盘设计参考小松挖掘机结构形式，采用液压马达驱动履带行走机构，结构紧凑﹑机动灵活，可在潮湿有积水的巷道里工作。（2）全液压传动和系统负载传感控制及先导阀操作，推进力大，扒取范围广，借助最佳的液压系统，均衡分配油量，令铲斗、小臂、大臂、动臂进行灵活、快捷、高效的作业，实现真正的随心所欲。（3）全断面装岩，不留死角，不需人工辅助清理工作面。（4）适应于大断面、大坡度（≤26°）巷道作业。（5）配备了液压破碎锤，能够快速切换。（6）二运通过“机械抓手”与本体连接，可以轻松拆卸与安装。

采用履带式挖掘式装载机出矸，即避免了使用耙装机来回施工锚桩眼、挪移回头轮、拉钢丝绳、人工整平底板等，而且避免了停头挪移耙装机、延伸皮带尾、铺道等工序，又降低了职工劳动强度，提高了施工效率，保证了一次成巷，速度较耙装机提高50%，出矸时间由原来的4小时缩短至2小时，另外装载机本身配有破碎锤，能够快速切换，能有效处理爆破产生的大块，进一步提高了出矸效率，另一优点就是迎头矸石清理彻底，特别是边角浮矸能有效清理干净，创造了良好的支护条件，同时若爆破时出现欠挖，也可使用装载机自带的破碎锤进行处理。

2.3 侧卸式装岩机

铲斗额定容量0.6m?，铲斗宽度1741mm，最大牵引力50kN，行走速度2.2km/时，功率45kW，爬坡角度16°，最小离地间隙200mm，外形尺寸 4508*1741*2350 mm。

（1）采用电动—液压传动，履带牵引，是替代耙装机的理想设备。（2）结构紧凑，布局合理，具有牵引力大，机动灵活性好，作业线短，运输安装方便。（3）生产效率高、斗容大、插入力大，可显著降低体力劳动强度。（4）作业安全、操作舒适性好、噪声低、设备故障率低、便于使用和维护。（5）能快速整平巷道底板，一次成巷，与耙装机相比，加快了施工进度。

2.4 工艺创新

（1）差异化支护。根据现场顶板情况实行差异化支护，部分顶板砂岩完好地段适当增大锚杆间排距，锚索间排距也根据现场情况合理布置。（2）适当增大循环进尺，根据围岩揭露情况，及时进行循环进度变更，当顶板完整并且稳定时，适当增大循环进尺（2网变更为3网），提高掘进效率。（3）坚持初喷浆工艺（临时支护），同时调研先进炮掘临时支护方式，力争早日实现自动化。（4）炮塞代替炮泥封孔，提高装药效率；使用二级煤矿许用乳化炸药，规格为Ф35mm。（5）坚持使用薄喷技术。（6）采用直联网、高强高预紧力锚杆、湿喷工艺等新工艺、新支护材料的应用，实现长距离湿喷作业，取消传统潮料喷浆。（7）中深孔爆破技术，提高循环进尺。大断面炮掘迎头打眼深度不低于2.5m，同时改进掏槽方式（单排楔形掏槽变成双楔掏槽）爆破循环进尺不得低于2.2m。（8）各掘进工作面施工前先形成工作面运料、排矸系统，提高系统运行效率，各掘进工作面力争全部使用皮带+专用缓冲仓出矸，不能形成缓冲仓采用梭式矿车缓冲，实现工作面连续排矸，提高出矸效率。辅助运输系统优先考虑单轨吊和卡轨车，材料运输严格执行一站式材料运输方案，保障工作面的材料供应，提高运料效率，降低职工劳动强度，使人员将更多的精力放在迎头。

3 效益情况及推广应用

3.1 效益

人员较原来减少9人，按照2016年采掘平均工资水平13万元/人计算，年节约人工成本153万元，另外由于掘进速度加快节约了人员的社保费用和高温费用，按照2016年社保成本约4万元/人计算、高温费用每月6万元，年均节省108万元。综上每年节约费用261万元。

3.2 推广应用

本套掘进装备目前在王楼煤矿三采胶带下山（下）成功应用，在人员配置方面，班组打眼工由原来的6人，减少到3人，加上采用“一站式”运输的方式节省人员，整个队伍配置44人，较原来减少9人；掘进断面19.3㎡、坡度-18°的岩石巷道计平均月进尺75m，较之前提高15.4%，人工工效0.12m/工，工效提高10%。

作者简介：诸葛祥华（1975-），男，山东临沂人，本科，副高级工程师，副矿长，研究方向：矿山开采管理。