装载机联合掘进机快速施工技术在联巷中的运用

刘海江LIU Hai-jiang

（中煤天津设计工程有限责任公司，天津 300131）

0 引言

中煤蒙大矿业纳林河二号矿井是一座煤层赋存条件稳定储量充足、煤质优良、环境适宜的地下煤矿。位于地域辽阔、资源富集、交通便利、通讯发达的内蒙古自治区鄂尔多斯市，南邻陕北榆林、北望河套平原，处于羊、煤、土、气资源型经济发展的“金三角”地带。纳林河二号矿井建设于科技与经济实力相对发达的2018 年，矿井的生产技术和采煤设备居国内先进水平，为毛乌素沙漠地带煤炭资源的开发利用和经济发展提供了有力支撑。

近年来，中煤蒙大纳林河二号矿井本着科学实用、安全可靠、实施简单、经济合理的原则，针对纳林河二号矿3-1 煤两条平行大巷之间联巷施工，采用轮胎式防爆装载机配合掘进机快速施工进行技术改造，取得了很好的实施效果。实践证明，该施工技术方法简单，节省施工成本和时间成本，其经济和技术成果，在同等条件下的施工中有相当广泛的推广和应用价值。

1 项目工程概况及地质情况

该项目设计生产能力为8.0Mt/a。在井田场地布局有4 个立井，分别为1#主立井、2#主立井、1#回风立井和副立井。设置了一个主水平和四个辅助水平。在矿井建设初始阶段，为生产施工便利，提高掘进效率，矿井布局共设置五条大巷，分别为两个回风巷、两个辅助运输巷和一个带式输送机大巷。随着生产开拓煤层不断向纵深发展，巷道持续向外延伸，这五条大巷之间的距离越来越远，为相互之间的联系带来诸多不便。为便于回风巷与运输巷和检修间的相互联系，使中央一、二号回风巷、中央带式输送机巷、煤仓上口检修巷综掘、胶带机运输等形成联接互通的网络系统。考虑到两个回风巷区间联巷位于3 号煤层中，煤层厚度为5.4m，煤层倾角为小于3 度，结构不是特别复杂，所以决定在一号、二号回风大巷之间开拓二、三、四、五、六号联巷。

施工煤层有两大特征，一是属于易爆炸煤层；二是在掘进过程中，巷道中会有少量淋水，淋水来源以裂隙含水层为主，其次为孔隙含水层。

2 巷道设计

2.1 几何尺寸

二、三、四、五、六号联巷净断面设计均为：宽5.5m，高3.2m，二号、三号、五号、六号联巷长为35m，四号联巷长120.4m，合计总长260.4m。开掘体积工作量的理论数据为4583.04m3，预计开采工作量将接近5500m3。

2.2 支护方式

采用锚网喷，并用锚索补强支护。锚喷参数：锚杆型号为Φ20×2450mm，锚深2400mm，锚杆间排距800×800mm，每根锚杆使用3 卷树脂锚固剂，其规格型号通常选用MSZ28/35；锚杆托板规格型号为150×150×8mm。金属网规格6×1000×1800mm。锚索参数L=7500mm，φ17.8mm，锚索托板采用300×300×12mm 的钢板。每排布置3 根锚索，排与排之间距离为2.4m，每根锚索使用树脂药卷4 个。

2.3 锚喷安排

在巷道施工的时候，暂不喷浆，待巷道掘、锚施工完后再进行整体一次喷浆支护。（图1）

图1 巷道平面布置图

3 施工方案的改进

施工过程也是一波三折，对方案进行了几次修改。

3.1 炮掘效果不理想

联巷开凿前，计划采用炮掘施工，但因中央一号回风大巷内安装有主皮带，且无运送轨道，耙矸机无法进入工作面，只好采用人工配合刮板输送机出矸，劳动强度大；虽然试用中深孔爆破，但每天也只能放一炮，进尺很不理想，进度异常缓慢。而且，炮掘对煤巷的围岩产生较大震动，巷道很难成型，会严重破坏围岩的稳定性，不利于安全生产。

3.2 掘进机械难以施展

由于联巷布置与回风巷垂直或呈锐角，大型机械在其中很难转弯。若采用掘进机掘进，桥式转载机根本进不到联巷内，运输皮带也无法延伸至联巷内。采用人工配合刮板输送机出矸大大降低了劳动效率，在时间上难以按计划完成。

3.3 施工方案的确定

为了提高施工速度，降低人工劳动的工作量，对施工方案进行了反复改进。确定在二、三、四、五、六号联巷开凿时，采用EBZ200 悬臂式掘进机掘进施工，拆除桥式转载机，配合ZL16YFB 轮胎式防爆装载机和传送带将煤向外运送。（EBZ200A 型掘进机主要技术特征见表1；ZL16YFB轮胎式防爆装载机主要技术特征见表2）。

表1 EBZ200A 型掘进机主要技术特征表

表2 ZL16YFB 轮胎式防爆装载机主要技术特征表

具体作法是拆除桥式转载机，将掘进机退至将要施工的二号联巷开口处,配合ZL16YFB 轮胎式防爆装载机和传送带将采出的煤向外运送。如此，对二、三、四、五、六号联巷依次开掘前进。保证在合同规定的工期内完成了项目施工。

4 施工过程

4.1 施工组织

施工生产过程分为掘进支护作业和维修。两个生产班，每班掘进2 个循环，2.5m/循环，保证8 小时进尺5m。一个检修班，作业分为两项，前4 小时对设备进行检查、维修和修帮作业，后4 小时也要进行掘进生产，保证每班进尺2.5m。日进尺为12.5m。可以按工期完成施工计划。

4.2 落岩工序

掘进机在施工作业过程中，通过截割头不断地切割，从而对煤层破碎，完成对煤的开采。

掘进机进刀位置按要求在巷道左下角，有激光指示仪准确定位，进刀量选择0.8M；然后横向移动到巷道的另一侧相应位置，选择0.6M 吃刀量垂直截割；再次左移相应机械设备至最左边处，一次吃刀量0.6M 垂直截割；进而右移截割头，循环往复，形成如图2 所示的蛇形截割。

图2 掘进切割顺序图

4.3 煤的装载与外运

掘进机拆下桥式转载机，卸下机尾。加工一2.5×1.5m的卸载漏斗（图3），安装在800mm 皮带机的尾部上方。掘进机装置安装有收集头机构和中部输送机。截割煤层不断落入到收集头机构，又通过中部输送机将煤输送到机尾。掘进机向前掘出的煤矸由装载机铲出倒入卸载漏斗，漏到800mm 皮带上，由皮带运至主皮带上，然后运往煤仓。联巷施工结束后，将掘进机退出，清理剩余浮煤（矸）确保巷道干净、畅通。

图3 卸载漏斗示意图

5 施工方案改进后的效果

①为方便两条大巷施工过程中的运输、检修、联系，应业主要求在两条平行大巷之间施工联巷，且联巷与大巷之间角度设计全部为直角或锐角，无法采用掘进机连接皮带直接施工，且无成熟经验施工可借鉴，经过现场反复实践和研究，我们探索出运用现有设备快速施工联巷技术：采用掘进机掘进，防爆装载机铲煤配合卸载漏斗皮带运输，达到快速施工的目的。此项经验，对类似工程具有重要的借鉴意义。

②加强现场施工管理，落实安全技术措施，科学合理地安排正规循环作业，是快速施工联巷的重要保证。