大断面岩巷快速掘进技术应用

摘要：随着我矿现有资源濒临枯竭，矿区的开发工程迫在眉睫，如何实现大断面岩巷的快速掘进，直接决定了矿区的开发进度。我矿以中央胶带大巷为试点，通过引入全液压钻车与挖掘式履带挖掘机等设备，经过优化爆破参数、改良施工工序、合理安排劳动组织等方法，在大断面岩巷炮掘方面实现了大的提升。

关键词：大断面 岩巷 掘进

1 简述

五阳煤矿始建于1956年，1963年正式投产，原设计生产能力为0.9Mt/a，经1980-1985年的两次改扩建工程， 2008年6月，经山西省煤炭工业局核定矿井生产能力为3.00Mt/a。随着我矿现有资源濒临枯竭，矿区的开发工程迫在眉睫，如何实现大断面岩巷的快速掘进，直接决定了矿区的开发进度。我矿以中央胶带大巷为试点，通过引入全液压凿岩台车、挖掘式履带挖掘机等设备，经过优化爆破参数、改良施工工序、合理安排劳动组织等方法，在大断面岩巷炮掘方面实现了三级跳。

2 工作面概况

中央胶带大巷位于井田西侧，倾角4°40'，长度2605m，位于Ⅷ砂岩下部，掘进过程中将穿过Ⅷ砂岩进入Ⅸ砂岩；巷道瓦斯绝对涌出量0.5m3/min；最大涌水量20m3/h，正常涌水量为5m3/h。

3 配套设备及支护简介

3.1 巷道设备及工具配置情况 ①打眼设备：CMJ2-

27全液压钻车。②出渣：ZWY-150/55L型履带挖掘机、桥式转载皮带、SJ-80胶带输送机、梭式矿车。③支护工具：MQT-130锚杆钻机两台、B290气腿式凿岩机。④通风设备：FBDY-6.0（2×15KW）对旋式风机两套。⑤辅助运输设备：WC3ED无轨胶轮车一台。

3.2 中央胶带大巷支护情况 巷道断面呈直墙半圆拱形断面，宽5.7m，直墙高1.7m，掘进断面为22.7m2。采用锚喷支护，全断面一次成巷的作业方式。全断面每排13根锚杆，排距1200mm，间距950mm；拱部9根，墙部每侧两根。锚索：采用矩形布置，每排布置3根，排距2400mm，锚索间距1900mm。锚杆规格为φ22mm、L=2.4m；锚索规格为φ18.9mm、L=6.3m。锚杆支护完毕后采用喷浆封闭，砼层厚度为100mm，强度C25。

4 施工工艺流程

4.1 生产组织情况 巷道掘进过程中采用双激光控制巷道中腰线，生产组织为“四六”制作业，即：四个生产班，每班六个小时，检修利用出渣时间对液压钻车进行检修，打眼时间对挖掘式装载机进行检修。生产班人员配置：一名跟班队干兼验收员，两名班组长（兼职司机）、三名爆破员、四名两组钻机工，合计10人。

4.2 工艺流程 施工工序：工作面打眼退液压钻车瓦检及装药洒水降尘（同时设备设施防护）爆破瓦检及洒水降尘进装载机并扒出作业平台找净活渣、临时支护拱部支护扒净活渣拱基线下部支护退装载机进液压钻车开始下一循环作业。

5 爆破工艺简介及优点

5.1 准直眼掏槽爆破技术（详见附表） 该项爆破技术的核心是：首先在工作面上布置5个中心次掏槽孔和多个主掏槽孔，中心次掏槽孔为直眼，主掏槽孔为准直眼与工作面呈81°的夹角；主掏槽孔装70%左右的炸药，中心次掏槽孔装20%左右的炸药；主掏槽孔先于中心次掏槽孔起爆。结合了直眼掏槽和斜眼掏槽各自的优点，中心直眼与准直眼配合，采用合理时间间隔进行分层分次爆破，槽腔大、效率高、成本低。

5.2 准直眼掏槽爆破工艺优点 ①提高了炮眼利用率，不仅实现了光面爆破，而且炮眼数目由原来台阶成巷时的炮眼个数110个左右，降低到了65个左右。②钻眼时要掌握“准、平、直、齐”四要点，即点眼要准确，钎杆要平，眼要直，眼底要落在一个垂直面上，使爆破后掌子面成型较以往明显提升。③利用CHB-2000型电爆网络全电阻测试仪对爆破网络进行检查，FD200XS（C）联锁数显遥控发爆器进行全断面一次起爆，它能够根据雷管数目自动调节输出峰值电压，避免了丢炮现象。

6 配套设备优点

①两套设备的外形尺寸小，结构紧凑、功能多、效率高，行走灵活的特点，不仅在本巷道中适于配套设备使用，而且拆解尺寸及重量均较小，解体及安装简单。②两套设备底盘均为整体刚性组合履带行走机构，行走采用液压马达驱动，操纵支腿阀驱动前后两侧支腿稳定设备，作业时保持了设备稳定性和可靠性。③两设备的液压系统先进。凿岩系统采用逐步打眼机构，在开始凿孔时可缓慢冲击，待孔定位后可逐步加压到最大冲击能量，当凿岩终止时可自动停止。④双臂凿岩机动灵活。两套钻臂及推进器互相独立，钻臂具有六种动作，补偿定位准确。行程倍比结构由推进油缸、滑轮组、钢丝绳、凿岩机滑板和钢丝绳张紧装置组成。推进油缸行程为1265mm，钻孔深度为2530mm。⑤挖掘式装载机使得岩巷掘进实现了连续生产，做到了高效率出渣。它通过履带推进铲取岩石并通过铲斗将渣块扒进自身的刮板输送机后，尾部将岩石卸入转载设备。⑥挖掘式装载机对巷道坡度及块度的适应性好。在巷道倾角小于32°范围进行作业，同时出渣条件较为宽松，能够满足620mm×740mm通过输送机。

7 施工效果

在采用传统爆破工艺施工时，月进度50m。2012年8月，在新设备的人员现场培训阶段，月进度58.2m；2012年9月，由巷修队正式实施，月进度达到93m，考虑到超前钻4天时间，实际生产时间26天即达到3.1m/日；2012年10月全月进尺达到103m，考虑到超前钻4天时间，实际生产时间27天，即达到3.3m/日。今年2月份通过配套梭式矿车、更换新型挖掘机、合理安排劳动组织等方法，实现了日进两个循环（4.4m），3月份创最好水平140.7m。

8 技术总结

①全液压钻车使用后，达到每循环2排（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。②新工艺使得炮眼数目从110个左右降至70个，打眼时间大大缩短，而且成型规整。③出渣由于实现了连续作业，时间明显缩短。中央胶带大巷采用传统工艺出渣时，耙斗装岩机出渣仅拱部需要3h以上；而挖掘式装岩机出渣时，全断面2排仅需要4h左右（外聘熟练操作工仅3h），不仅劳动量减少，而且出渣效率明显提高。④炮眼打设时间明显缩短。钻车操作时，每个炮眼钻孔时间从原来6min/孔（1.1m）提升至3min/孔（2.4m），效率明显提升。传统工艺工作面设4台风钻打眼，仅在拱部打眼就需要3h以上（仅1排），但采用钻车后全断面打眼需要3h左右（2排），含清孔时间。⑤施工安全性明显提高。以往人工打眼需要在渣堆或工作台上作业，而采用钻车作业时，能够根据炮眼位置情况自动调整钻臂，同时两钻机同时作业，大大提高了操作人员的安全性能。⑥此配套设备与掘进机相比成本低，备件材料费用低，维护简单。

9 存在问题及发展方向

①中央胶带大巷是以负4°下坡掘进施工，液压钻车现油泵采用水冷却法，增加工作面的排水工作面，就此问题我矿已与厂家沟通，将液压钻车油泵改用风冷却法。②我矿正在积极与厂家联系，优化钻爆台车钎杆钻臂加长，提高炮眼深度至3m，增加单循环进尺。

参考文献：

[1]周军民.突出煤层煤巷快速掘进技术的实践[J].中州煤炭，2008（06）.

[2]邓维元.大断面岩巷快速掘进技术的研究[J].山西焦煤科技，2010（05）.

[3]邓维元.锚网支护技术在大断面巷道施工中的应用[J].山西焦煤科技，2010（09）.

作者简介：

常春锋（1980-），男，山西长子人，助理工程师，从事生产技术管理工作。