大断面岩巷掘进提效措施分析

李展宇

（晋城宏圣建筑工程有限公司 矿建安装分公司，山西 晋城 048000）

煤炭在我国能源消费中一直占据主体地位，随着煤炭行业供给侧结构改革，淘汰落后产能，建设高产高效矿井势在必行。近年来随着煤矿井下机电设备尺寸的增大，为保证矿井掘进、运输、通风等大中型设备的安装和运行需要，大断面巷道越来越多，巷道断面大、掘进速度慢，是影响矿井采掘衔接的主要因素。大断面巷道的快速高效掘进特别是大断面岩巷的快速掘进，改变矿井采掘不平衡的现状，是矿井实现高产高效的保障。丛利、段兴豪从改进支护技术工艺的角度分别对深部半煤岩巷和大断面煤巷的快速掘进技术进行了研究［1-2］。张明生、贾文浩对山西省快速掘进技术的应用情况进行了介绍，分析了现场施工中遇到的主要问题和困难，提出了改进意见［3］。杨威从优化截割工艺和参数，改进施工方法的角度对半煤岩巷道快速掘进施工实践进行了分析［4］。杜志兵从组织管理和改进掘进机械装备的角度提出了煤矿巷道实现快速掘进的措施［5］。但是，对于大断面岩石巷道的快速掘进技术措施研究很少，特别是对于职工素质提升、施工工序用时优化、制度激励、技术交流以及设备保障等现场施工组织管理的技术措施研究更是不足。因此，基于寺河矿西区北回风一巷的施工情况，对影响队组施工效率的进行分析，提出了掘进提效的技术措施，并进行了现场应用。

1 工程概况

1.1 地质条件概述

寺河矿井田南北走向长平均12 km，东西倾斜宽平均14.4km，面积为173.2 km2。根据井田的构造及地面条件，寺河井田划分为东井区和西井区两个井区分别进行开拓建设。矿井主采3#煤层，煤层倾角2°～10°，一般5°左右，煤层平均厚度6.31 m。3#煤层为低-中灰、特低硫、中磷、高发热量、高熔灰分、高强度的无烟煤，热稳定性好，强结渣，理论精煤回收率良，固定碳含量高。西区北回风一巷层位位于3#煤与5#煤之间，巷道底板沿K6灰岩顶板掘进，全岩巷道，巷道掘进宽5700 mm、高3950 mm，断面为20.805 m2，为三心圆拱形，墙高2450 mm。巷道以东为西区北胶带输送机大巷，以南为西区辅助运输大巷，以西为西三盘区。巷道支护采用锚网喷联合支护，并进行锚索补强。巷道顶板为砂质泥岩，厚度为4.2 m，灰黑色，中厚层状，含植物化石，局部砂质含量较高，岩芯完整；底板为K6灰岩，厚度2.1 m，深灰色石灰岩，局部产少量动物碎屑化石，顶部见燧石结核。

1.2 掘进施工概述

西区北回风一巷采用太原煤科院所设计EBZ260机组掘进，掘支单行，一次成巷，机组自行装矸至胶带运输的方式。采用CMM2-15锚杆液压钻车进行支护（锚杆机一次顶帮全支），最大控顶距5500 mm，截割完成一循环后，优先对工作面拱形部位进行永久支护，并紧跟迎头打设，然后再进行帮部永久支护。掘进过程中每次探煤间隔不超过6m，探顶孔3个，角度分别为90°、50°、30°，探底孔1个，角度为-85°，额外多打一个底部排放孔，出矸系统为6部1000皮带外加1部800皮带运输至矸仓。施工组织为“三·八”制作业，每天不低于4 h的检修时间，剩余时间为掘进支护喷浆时间，完成掘进出矸、临时支护、永久支护、清理浮矸（煤）、喷浆等作业内容。

2 巷道掘进速度影响因素分析

2.1 组织管理

科学的管理可以有效提高生产效率，由于岩巷掘进施工有打探眼、割矸、支护、拉机尾等工序，施工工序多、各工序循环进尺不一致等，导致各工序之间衔接不合理、用时长、协调性差；加之各班组之间缺乏有效的交流沟通，各自只负责当班情况，没有对当班存在问题及隐患进行汇报说明，导致综合机械化生产工艺的优势发挥不完全，掘进速度受到影响。为实现巷道快速掘进施工，必须加强施工队组的组织管理水平、协调沟通能力，强化现场安全施工管理制度，完善施工工艺、操作规程及技术交接管理工作，各项工作认真落实到人，努力做好正规循环工作，消除安全隐患，确保现场生产顺利进行。

2.2 职工专业素质

提升生产效率，实现快速掘巷，需要新技术、新工艺的应用，但最终需要落实到作业人员对生产技术工艺及设备的操作水平等与现场施工相关的专业素质中去。目前煤矿施工人员整体学历低、专业素质差、自主学习能力弱；对新技术、新工艺、新设备的熟悉程度低；施工技术不娴熟、人机配合不协调，导致各项工序施工时间长；巷道成型差，锚杆、锚索支护质量低，需要补打锚杆、锚索等，严重影响掘进效率。因此，提升作业人员的业务能力就显得尤为重要，直接影响巷道掘进施工的生产效率。

2.3 设备保障

为实现快速安全高效掘进，必然要采用机械化、自动化。因此，机械设备的安全可靠是实现安全生产的重要保障，及时、快速、高效的检修维护机械设备保障设备稳定运行的基础，也直接决定设备的开机率，保证现场掘进施工的顺利进行。目前由于施工人员对设备故障的预防与排查能力较低，导致机电设备带病运行；加之施工人员技术不娴熟，个工序作业时间长，使得设备检修时间被压缩，不能保证主要机电设备的正常检修维护；主要机电设备一旦出现故障往往需要很长的时间进行配件更换等，严重浪费掘进施工时间，影响施工进度。因此，需要避免机电设备损坏等客观因素对施工进度的影响。

3 巷道快速掘进技术措施

3.1 员工素质提升

作业人员操作技术水平是实现巷道快速掘进的基础，由于队组作业人员对技术工艺的不熟练，导致部分工序施工作业时间长，生产效率低。因此，队组从外部邀请技术水平高、业务能力强的操作人员前来进行技术培训交流，并在队组内部成立了一帮一带的管理制度，由业务能力强、操作熟练的员工带领操作不熟练员工进行作业，且定期开展技术交流座谈，对生产中存在的问题进行交流沟通，会上讨论分析，及时解决影响施工的疑难问题。

3.2 优化施工工序

科学合理的生产组织管理是实现安全高效生产的手段，为了实现快速掘进的目的，需对掘进施工工序进行优化，寻找目前工序存在的不足，完善提高。队组建立工序管理台账，从工序时间上进行管控，每班验收员需向值班室进行仔细汇报，由值班干部详细记录，对整个生产过程、各个工序的施工时间及影响因素进行分析，根据每天进尺目标，对打探眼、拉机尾、割矸、支护四个主要工序的用时进行妥善安排，提升时间利用率，从而提高生产效率。最终，每天的掘进进尺任务为5 m，为与每天进尺任务相匹配，将打探眼的间隔调整为5 m，并将打探眼时间由原来的3h压缩到了1.5 h；延伸皮带由原来的3h压缩到了1.5h左右；割矸时间由原来的3h掘进1m提高到2h掘进1m以上；在支护排数增加的情况下，支护时间虽有增加，但支护效率也明显提升。西区北回风一巷优化后各工序用时见图1。

图1 西区北回风一巷优化后的各工序用时

3.3 完善奖励制度

为提高员工工作积极性，制定工分激励制度，开展进尺竞赛活动，结合以上分析分解出的任务，通过现场试验和总结，职工技能得到逐步提升，按照每天掘进5 m进尺的任务，对一个循环中一次打探眼、一次拉机尾、割矸5m、支护5 m折合成虚进尺，打探眼和拉机尾两个工序各按1 m进尺计算，这样一天一个循环共计12m虚进尺，每班4m虚进尺。当班进尺达到4m的奖励1000分，第4.5m奖励2000分，第5m的奖励3000分，以此类推，达到哪个台阶，奖励累加到哪个台阶，同时每旬总进尺进行排名，第一名奖励5000分，最后一名考核5000分，同时当旬总进尺达到40m的额外奖励5000分，通过激励政策，职工的积极性得到了很大的提高。

3.4 设备检修保障

为确保掘进施工设备、系统的安全高效运行，实现巷道快速掘进的目的，必须保证足够的设备检修维护时间，队组应根据设备检修情况及时补充检修人员，每天保证皮带4人，机组2人的检修组人员配置，保证了日常的检修需要，基本避免了设备故障对巷道掘进速度的影响。

3.5 施工质量管控

施工质量是实现快速高效掘进的核心，单纯追求掘进进尺，而造成巷道成型、支护质量等施工质量出现问题，就会出现巷道的返修等后期工程，快速高效掘进就成为空谈。因此，必须制定科学合理的施工标准和要求，从割矸工序的交接班过程，到支护时失效锚杆的管控，到拉架、打探眼接抽的标准都有相应的制度规范。

4 现场实施效果分析

通过采取以上技术及管理措施，职工养成了良好的操作习惯，各工序施工质量也有了明显的提高，巷道的成型也较好；西区北回风一巷的日均进尺由最初的2.5m，提升到5.2 m，日均进尺提升了108%，实现了大断面岩巷的快速高效掘进。根据矿井生产衔接安排，队组自西区北回风一巷10#横川起开始施工，具体施工进度如下：第一阶段为初始阶段，队组未进行技术措施改进，从1月31日正式开工至2月25日止，正常生产22 d，掘进至10#横川以里54m，日均进尺2.5 m；第二阶段为初期试验，队组在总结分析上阶段施工中存在问题的基础之上，制定了掘进提效的相关技术措施，并进行现场实施，从2月26日起至3月31日止，共正常生产34d，掘进至10#横川以里178 m，其中施工两个规格为8500mm×5000mm×3950mm的千米钻场，折合进尺12m，总计掘进进尺136 m，日均进尺4 m；第三阶段为试验中期，施工人员逐步熟悉了各项工艺技术，各工序之间能够较好的协调配合，从4月1日起至4月30日止，队组共正常生产27 d，掘进至10#横川以里294 m，施工一个规格为8500 mm×5000mm×3950mm的千米钻场，折合进尺6m，总计掘进进尺122m，日均进尺4.5 m；第四阶段为试验终期，施工人员能够熟练掌握各工艺技术，各工序之间配合更加紧密协调，班组之间交接班沟通效果良好，实现了掘进提效的目标，形成稳定的掘进施工作业循环流程，从5月1日起至5月20日止，队组共正常生产16d，掘进至10#横川以里372m，施工一个规格为8500 mm×5000 mm×3950mm的千米钻场，折合进尺6 m，总计掘进进尺84m，日均进尺5.2 m。不同阶段日均进尺见图2。

图2 不同阶段日均进尺

5 结语

1）提出了掘进提效的相关技术措施，通过现场应用实践，职工熟练掌握了各项工艺技术，操作水平得到很大的提升，各工序施工质量也有了明显的提高，形成稳定的掘进施工作业循环流程。

2）通过技术措施改进，寺河矿西区北回风一巷的掘进速度由最初的日均2.5m提高到5.2 m，提高了108%，实现了大断面岩巷的快速高效掘进。