王宏偉

（大同煤礦集團(tuán)宏泰礦山工程建設(shè)有限責(zé)任公司，山西 大同 037003）

斜井施工當(dāng)前普遍采用多臺(tái)氣腿式鑿巖機(jī)打眼，耙斗裝巖機(jī)裝巖，箕斗提升，風(fēng)動(dòng)潛水泵排水，激光指向，遠(yuǎn)距離輸料噴射混凝土等配套方案。當(dāng)前馬脊梁礦副斜井掘進(jìn)效率不高，影響了煤礦的接續(xù)。論文以大同煤礦集團(tuán)馬脊梁礦副斜井為研究對(duì)象，對(duì)副斜井的掘進(jìn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，有效提高了斜井掘進(jìn)速度。

1 工程概況

馬脊梁礦位于大同市西部邊緣40km，已有近70年的開(kāi)采歷史。礦井開(kāi)拓方式為斜井單水平多煤層開(kāi)拓，通風(fēng)方式為中央并列分區(qū)混合式。馬脊梁礦副斜井井筒自表土開(kāi)口，沿方位角195° 30'、坡度-5.5°掘進(jìn)，設(shè)計(jì)掘進(jìn)總?cè)L(zhǎng)2109m，井口以下430m后變?yōu)?7.5°，掘進(jìn)斷面為22.9m2，該副斜井穿過(guò)的巖層為三疊紀(jì)延長(zhǎng)群砂巖、砂泥巖、侏羅紀(jì)花斑泥巖，巖層傾角15°左右，基巖涌水不大。

一般在巷道掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程中，支護(hù)工作時(shí)間占總作業(yè)時(shí)間的75%，因此需要做好巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)方案，達(dá)到提高巷道掘進(jìn)速度的目的。副斜井支護(hù)設(shè)計(jì)方案如下：臨時(shí)支護(hù)采用吊掛前探梁，4根Φ75×3000mm圓鋼，間距1.6m，用金屬錨桿和吊環(huán)固定，前探梁上方用規(guī)格為1800×200×150mm的木板梁接頂。永久支護(hù)：基巖段采用錨桿金屬網(wǎng)噴射混凝土加鋼筋拱架支護(hù)。錨桿間排距800×800mm，矩形布置，使用Φ16×2200mm圓鋼樹(shù)脂端頭錨固錨桿；噴射混凝土厚度100mm。

2 施工工藝優(yōu)化方案研究

2.1 掘進(jìn)工藝的設(shè)計(jì)

馬脊梁礦副斜井巷道斷面為半圓拱形，掘進(jìn)寬5.6m，掘進(jìn)高度4.7m，掘進(jìn)斷面22.9m2?？紤]到全斷面一次開(kāi)挖工藝方式無(wú)法進(jìn)行平行作業(yè)的現(xiàn)狀，決定采用2臺(tái)掘進(jìn)機(jī)單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的方式。

選用太原礦山機(jī)器集團(tuán)公司生產(chǎn)的EBZ160型懸臂式掘進(jìn)機(jī)，2臺(tái)掘進(jìn)機(jī)同時(shí)工作，由于第1臺(tái)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)后進(jìn)行了支護(hù)，就起到了保護(hù)第2臺(tái)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)安全的目的。設(shè)定掘進(jìn)機(jī)截割破巖工藝如下：EBZ160型掘進(jìn)機(jī)在工作時(shí)主要是使用橫向往復(fù)式截割，截割過(guò)程為第1臺(tái)掘進(jìn)機(jī)以4m寬小斷面沿前進(jìn)方向靠右前行掘進(jìn)。在截割過(guò)程中出現(xiàn)截割高度不夠的情況應(yīng)該先將上部截割斷面截出，退出掘進(jìn)機(jī)，完成頂板支護(hù)后再進(jìn)行起底；第2臺(tái)掘進(jìn)機(jī)滯后第1臺(tái)掘進(jìn)機(jī)50m采用與第1臺(tái)掘進(jìn)機(jī)相同工藝連續(xù)進(jìn)行工作。每個(gè)循環(huán)進(jìn)度為1.6m，每刀進(jìn)度0.4m，4刀一循環(huán)，截割完成后將掘進(jìn)機(jī)退出5m后再進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)工作。掘進(jìn)機(jī)截割軌跡圖如圖1所示。

圖1 掘進(jìn)機(jī)截割軌跡示意圖（單位：mm）

2.2 支護(hù)工藝的優(yōu)化

（1）臨時(shí)支護(hù)。掘進(jìn)機(jī)割出2排錨桿進(jìn)度后，首先將掘進(jìn)機(jī)退出迎頭5m后進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。第1臺(tái)掘進(jìn)機(jī)掘出小斷面后，先期對(duì)能進(jìn)行永久支護(hù)的范圍進(jìn)行永久支護(hù)，然后對(duì)無(wú)法進(jìn)行永久支護(hù)的范圍打臨時(shí)錨桿，臨時(shí)錨桿間排距小于等于1.2m。當(dāng)?shù)?臺(tái)掘進(jìn)機(jī)掘出全斷面后，需進(jìn)行所有的永久支護(hù)工作。

（2）永久支護(hù)。永久支護(hù)工作面最大空頂距1.9m，最小空頂距0.3m。

（3）噴射混凝土。噴射混泥土工作分2個(gè)階段完成，第一階段滯后第1臺(tái)掘進(jìn)機(jī)迎頭20～25m進(jìn)行初噴，其厚度為50mm；第二階段滯后第2臺(tái)掘進(jìn)機(jī)迎頭20～25m進(jìn)行復(fù)噴，厚度50mm。

2.3 施工安全措施

（1）裝巖時(shí)的安全措施如下：耙斗裝巖機(jī)下放前，應(yīng)注意提升絞車?yán)o后方可拆除后車輪的卡軌器，并且絞車須開(kāi)慢，牽引力量不可過(guò)猛。耙斗裝巖機(jī)下放時(shí)，其下面不準(zhǔn)站人。下放后，要把固定裝置固定好，并檢查無(wú)誤后才能正式裝巖?；坊虻V車下放接近耙斗裝巖機(jī)時(shí)，應(yīng)減速，防止沖壞耙斗裝巖機(jī)。裝巖完畢，關(guān)掉電門，將兩個(gè)操作手把放在松閘位置上，再將手把取出，由司機(jī)保存?zhèn)溆谩?/p>

（2）支護(hù)時(shí)的安全要求：斜井支護(hù)在井筒傾角大于45°時(shí)，與豎井基本相同；小于45°時(shí)，與平巷基本相同。但因各具有不同的傾角，因而要特別注意支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。噴射混凝土永久支護(hù)施工時(shí)，遵循一般的施工安全措施，噴射方向應(yīng)從上往下方噴射，這樣做不僅有利于安全，也有利于噴射工準(zhǔn)確地掌握噴咀對(duì)頂、幫的噴射距離與噴射方向。當(dāng)斜井穿過(guò)比較松軟、節(jié)理發(fā)育、易冒落的巖層時(shí)，仍然可以使用噴射混凝土支護(hù)或錨桿與噴射混凝土混合支護(hù)。

（3）副斜井施工的排水：由于地表水流入斜井，使井內(nèi)積存水，在井口還要挖掘環(huán)形排水溝，以便將水及時(shí)排除。井筒中的水有的是來(lái)自透水巖層，這種情況下，可以采取堵水或排水的方法。在堵水時(shí)，可采取注漿的辦法。妥善地處理井筒涌水和工作面積水是保證施工質(zhì)量、改善工作面和工人勞動(dòng)條件、加快掘進(jìn)速度的重要內(nèi)容。當(dāng)工作面涌水量小于5～7m3/h的情況下，可采用提升器配合風(fēng)動(dòng)潛水泵或電動(dòng)潛水泵排水，即水泵將水排至提升容器內(nèi)，上提倒入矸石倉(cāng)或平巷水溝，再排至地面；當(dāng)工作面涌水量較大時(shí)，采用水力噴射泵并配合分段排水。

3 循環(huán)作業(yè)方式

3.1 循環(huán)時(shí)間計(jì)算

破裝運(yùn)巖（煤），按EBZ160型掘進(jìn)機(jī)參數(shù)以及其截割工藝，每循環(huán)所需時(shí)間為20min；臨時(shí)支護(hù)時(shí)間取30min；永久支護(hù)時(shí)間通過(guò)計(jì)算取100min；噴漿作業(yè)因其與掘進(jìn)平行故不計(jì)算時(shí)間；鋪底與水溝同步施工，工序時(shí)間不計(jì)入循環(huán)時(shí)間。故循環(huán)時(shí)間=破裝運(yùn)巖+臨時(shí)支護(hù)+錨桿支護(hù)=150min。班循環(huán)數(shù)=3.07個(gè)，取3個(gè)。

3.2 作業(yè)循環(huán)圖表

本次副斜井掘進(jìn)作業(yè)采用“三、八”制作業(yè)，每班一個(gè)循環(huán)，全月作業(yè)3ld，共124個(gè)班，實(shí)際作業(yè)77個(gè)班。副斜井掘進(jìn)作業(yè)采用的正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表如圖2所示。

圖2 副斜井掘進(jìn)斷面正規(guī)作業(yè)循環(huán)圖表

4 結(jié)論

以大同煤礦集團(tuán)馬脊梁礦副斜井為研究對(duì)象，對(duì)其掘進(jìn)工藝實(shí)施優(yōu)化，通過(guò)2臺(tái)掘進(jìn)機(jī)同時(shí)工作，第1臺(tái)超前50m掘進(jìn)，第2臺(tái)掘進(jìn)成形的方法，為實(shí)現(xiàn)副斜井巷道快速永久支護(hù)提供了條件。通過(guò)合理的工時(shí)安排，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)結(jié)合的最優(yōu)化，達(dá)到了副斜井快速掘進(jìn)的目的。