中小型非煤矿山平巷掘进机械化的探索与实践

曹艳武

（湖南黄金集团有限责任公司，湖南 长沙 410129）

湖南黄金集团有限责任公司所辖矿山类子公司，均为中小型矿山，掘进巷道断面规格一般为2.2 m×2.3 m，掘进设备主要由YT-28气腿式凿岩机、铲斗式装岩机、0.75 m3翻转式矿车组和牵引机车组成，劳动效率低、人工劳动强度高、巷道成型差、工作环境差、二次维修成本高。为求达到本质安全、降低劳动强度、提高劳动效率、减员增效、改善工作环境的目的，该公司近几年来一直在机械化采矿、机械化掘进等方面进行探索。2017年，在子公司大万矿业进行了试点作业，设计断面规格2.6 m×2.8 m，采用DF10A-1BDG型凿岩台车凿岩、轨轮挖掘式装载机装岩、3 m3液压侧卸式矿车组运输、低噪双轴流风机通风［1～3］，改进掏槽方式，使得单个作业循环完成2.4 m以上进尺，最高月进尺达175 m，爆破效率达92%以上，大大提高了平巷掘进效率，从而全面拉开了该公司矿山机械化作业试生产的序幕。

1 矿岩稳固性

该公司所辖矿山类子公司岩体主要以紫红色绢云母板岩、蚀变板岩、灰岩为主，个别矿山含有砂页岩、砂岩，岩石硬度普氏系数f一般为8～10。

2 平巷机械化配套方案

该公司所辖的矿山有轨系统均已形成，采用自行设备凿岩和出渣难度较大。因此，综合矿山的运输系统、矿岩稳固性以及设备性能参数等因素，确定了如下平巷机械化掘进作业生产线的设备配套方案。

2.1 全液压凿岩台车

凿岩设备采用唐山东方液压机电研究所生产的DF10A-1BDG型全液压单臂凿岩台车，主要技术参数见表1。

表1 DF10A-1BDG型全液压单臂凿岩台车主要技术参数

2.2 轨轮挖掘式装载机

装岩设备采用江西鑫通机械制造有限公司生产的ZWY-80／30.75G型轨轮挖掘式装载机，主要技术参数见表2。

2.3 无架线电瓶机车

采用时代矿山机械制造有限公司生产的免维修无架线电瓶机车（2.5 t）2台，主要方便于矿车组调运，利于轨轮挖掘式装载机连续装载作业。

2.4 非标液压侧卸式矿车

采用的YCC-3非标液压侧卸式矿车，溜矿井不需配置曲轨，方便矿渣溜放，运量大，主要技术参数见表3。

表2 ZWY-80／30.75G型轨轮挖掘式装载机主要技术参数

表3 YCC-3非标液压侧卸式矿车参数

2.5 设备停放硐室

独垱头每隔100 m设置设备停放硐室，减少设备进退场时间。

3 断面规格确定

断面规格主要由3.0 m3非标准单侧曲轨侧卸式矿车外型尺寸、人行道宽度、设备安全距离确定［1］，设计断面规格如图1所示。

4 平巷掘进主要工艺

主要采用钻凿爆破法，施工工序主要为凿岩、爆破、通风、装运、支护等。辅助工序有撬毛、铺轨、架设管线。

图1 断面设计图

4.1 凿岩

采用DF10A-1BDG型全液压单臂凿岩台车凿岩，配备梅花形钻头，孔深2.4 m。为了提高爆破效率，首先在掏槽位置钻凿3个孔径为76 mm的空孔，然后按原普通掘进方式布置掏槽孔、辅助孔、周边孔，孔径42 mm。

4.2 爆破

采用平行浅孔爆破方式，炸药采用2#岩石乳化炸药。掏槽孔装药量为孔深的80%，辅助孔装药量为孔深的60%，周边孔装药量为孔深的50%，每孔口装1～3个水袋后再炮泥填塞100～200 mm，如图2所示［4，5］，爆破效率达 92%及以上。

图2 炮孔装药及填塞图

4.3 通风

采用对旋式双轴流低噪声局部风机，压抽混合式局部通风，功率30 W／台，采用300 mm双壁波纹管作为风筒（阻燃），输送新鲜风流距离可达200～300 m。

4.4 装运

采用ZWY-80／30.75G型轨轮挖掘式装载机扒装至YCC-3非标液压侧卸式矿车上，由免维修无架线电瓶机车（2.5 t）进行调运。

4.5 支护

巷道采用全锚网支护。金属网规格采用3.5 m×1.2 m规格钢筋网，网孔0.1 m×0.1 m。锚杆长度1.8 m，锚杆网度一般为1.0 m×1.2 m，破碎地点锚杆网度一般为0.8 m×0.8 m。

5 施工组织安排

每台套设备安排4人作业，1人操作凿岩台车，1人操作轨轮挖掘式装载机，2人运输，同时负责锚杆孔钻进、锚网悬挂及锚杆安装。集中施工一个作业面，一个作业面进尺完成后再转移至下一作业面施工，集中提升运输，减少设备转运时间。如有相邻作业面，其中一个作业面进尺总长不超过100 m，则每台套设备施工2个作业面，班组增加1人，协助凿岩施工，另外3人负责2个作业面的装运作业。爆破作业不单独配备人员，每班组要求有爆破工。班组负责铺轨、风水管线续接、撬毛等。各施工工序严格按照安全操作规程施工，包括照明充足、安全确认、通风除尘、洒水喷雾、爆破警戒以及用电安全等。

6 实施后效果

作业效率明显提高，劳动强度明显降低。凿岩台车凿岩速度为1.2 m／min以上，是气腿式凿岩机凿岩速度的0.35 m／min的3倍；轨轮挖掘式装载机装满一个3 m3矿车用时仅3 min，比装岩机用时9 min缩短了2倍。台班进尺和月进尺也有明显的提高，该公司下属矿山效率对比数据见表4。

表4 下属矿山实施平巷机械化作业后效率对比表（单班作业对比）

安全性大大提高。作业人员坐在驾驶室内操作设备，其距离垱头面达5 m以上，避免作业人员长期暴露在新开挖的顶板下，很大程度上减少了冒顶、片帮和装岩机挤压等伤害。凿岩台车采取液压式工作原理，工作面粉尘浓度得到明显控制，有效预防职业病产生。

但在实施过程中，也存在着一些问题，如：设备转场难度加大，设备进退、维护保养较之前复杂，断面规格增加导致成本增加，初期设备投入大，因人为原因或设备本身原因导致的设备故障率偏高、钢钎钻头和设备零配件消耗高等问题。

7 结论及建议

通过采用以DF10A-1BDG型全液压凿岩台车、ZWY-80／30.75G型轨轮挖掘式装载机、免维修无架线电瓶机车、YCC-3非标液压侧卸式矿车以及对旋式双轴流低噪音局部通风机组成的平巷机械化作业生产线，作业效率显著提高，劳动强度明显降低，安全性大大提高。

但实施过程中，也会存在如成本略有上升、设备故障率偏高等一些问题，要通过以下措施来解决：

1.提高设备利用率和设备服务年限以降低设备摊销成本。

2.加强设备维护保养以降低设备故障率。

3.强化操作人员技能培训以达到一专多能、实现3人1班1循环的效果。

4.完善溜井系统建设以增加储存提运能力，减少运输转运、等待时间。

5.合理调配作业计划，保障机械化掘进作业面连续有效运转。