文 /孫 謙 崔玉攀 韓老虎

貴州興安煤業(yè)有限公司糯東煤礦為了緩解采掘接替緊張局面，從層位設(shè)計、支護設(shè)計、施工工序、勞動組織等方面開展研究，提出了適合糯東煤礦的巖巷快速掘進技術(shù)，并在12000工作面回風(fēng)底抽巷進行了工業(yè)性試驗。實踐表明，采用巖巷快速掘進技術(shù)后，巷道月均進尺達126m，而且單月的最高進尺達到了181m，創(chuàng)造了貴州豫能集團巖石巷道單頭月進尺的新水平。

一、工程概況

12000工作面位于糯東煤礦一采區(qū)北翼，可采儲量51.7萬t，巖層傾角6°左右，區(qū)內(nèi)發(fā)育一定的小斷層，伴有次一級的波狀起伏構(gòu)造。構(gòu)造發(fā)育處頂板完整性差，多為復(fù)合頂，易冒落。工作面構(gòu)造主要以小斷層及裂隙為主，構(gòu)造簡單。為滿足12000工作面瓦斯治理工程需要，需設(shè)計底板抽放巷來形成12000工作面瓦斯抽采系統(tǒng)，12000回風(fēng)底抽巷巷道掘進斷面18.4m2，采用錨網(wǎng)索噴支護，巷道工程量1140m。為了緩解糯東煤礦采掘銜接緊張局面，急需開展巖巷快速掘進技術(shù)研究及實踐應(yīng)用。

二、巖巷快速掘進技術(shù)

根據(jù)機械化施工設(shè)備配套原則和巷道綜掘施工條件分析，確定12000回風(fēng)底抽巷采用以綜掘機為主要設(shè)備的快速綜掘作業(yè)線，即掘進機＋第一運輸機＋可伸縮膠帶輸送機作業(yè)線，綜掘機選用“三一重工”EBZ318（H）型掘進機。同時，加強對設(shè)備的原理、性能和結(jié)構(gòu)的研究，保障設(shè)備正常運行，提高設(shè)備開機率，減少設(shè)備維護時間。具體優(yōu)化措施如下。

1.掘進層位優(yōu)化

掘進層位優(yōu)化要充分發(fā)揮綜掘機的效能，實現(xiàn)綜掘機“割得動、割得快、支得牢”。首先做好掘進巷道層位的選擇。組織技術(shù)人員查閱地質(zhì)資料，對12000工作面周圍及一采區(qū)范圍內(nèi)穿過遇見20煤層的15個勘探鉆孔進行統(tǒng)計分析，尤其是深度分析20煤層的底板至B5灰?guī)r的頂板之間的巖層。通過12000工作面附近鉆孔資料分析，發(fā)現(xiàn)20煤層下部15m左右存在一層相對穩(wěn)定、厚度為0.2m左右的煤線，通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)一采區(qū)揭露該煤線鉆孔7個，其中距20煤層大于10m的鉆孔6個。該煤線頂板為泥質(zhì)粉砂巖，底板為粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。通過對掘進層位巖石的巖體力學(xué)性能參數(shù)進行測試，得出掘進層位巖石的硬度系數(shù)在4～8之間，能滿足選型的綜掘機技術(shù)性能指標要求。另外，從巷道圍巖控制角度分析，巷道圍巖強度較大，也有利于巷道圍巖控制，層位設(shè)計合理。

經(jīng)充分論證，決定選擇以0.2m煤線作為標志層，距該煤線底板10～15m泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖層位掘進。該設(shè)計層位具有“頂板巖層硬、中間巖層軟、底板巖層硬”的顯著特點，能夠保障底抽巷在施工過程中提高掘進效率，顯著提高支護效率和效果，而且層位比較穩(wěn)定，同時從瓦斯治理角度分析，這樣設(shè)計可以降低穿層鉆孔的施工難度，工程量較少，節(jié)約成本。初步估算可節(jié)約49%的鉆孔工程量，鉆孔工效預(yù)計提高1.5倍。

2.支護設(shè)計優(yōu)化

將335Mpa錨桿更換為500Mpa錨桿，將錨桿預(yù)緊力由120N·m提高到300N·m，錨桿支護密度由800×800mm降低到1000×1000m，每排減少錨桿6根。頂板錨索由間距2000m布置三根錨索，優(yōu)化為按“1-0-2-0-1”布置，每排可少施工錨索1.5根，每排節(jié)省支護時間約為60min。

3.巷道層位控制

實現(xiàn)快掘，地質(zhì)先行?？刂凭蜻M層位就是“守住安全底線”。處理好“掘與探”就是“鉆得快、探得清”，最大限度地創(chuàng)造連續(xù)掘進的條件。提出了“2+1”層位控制措施，首先“深孔探測”，然后“短孔驗證”，最后“標志層追蹤”，超前預(yù)測煤層賦存形態(tài)，不斷優(yōu)化鉆孔布置參數(shù)，以最少的鉆孔工程量，探清前方地質(zhì)情況，及時調(diào)整巷道掘進參數(shù)，控制掘進層位。

4.排矸系統(tǒng)優(yōu)化

優(yōu)化運輸出矸系統(tǒng)、處理好“掘與運”就是著力解決排矸系統(tǒng)的瓶頸問題，實現(xiàn)連續(xù)排矸。針對礦井運輸系統(tǒng)和矸石倉現(xiàn)狀，優(yōu)化了后巷排矸系統(tǒng)，采用皮帶→矸石倉→主平硐皮帶的出矸方式，淘汰礦車出矸，充分利用矸石倉作為緩沖，協(xié)調(diào)采面出煤及出矸分運時間。在運輸系統(tǒng)主要運輸轉(zhuǎn)載點安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實時管控運輸系統(tǒng)狀況，及時協(xié)調(diào)處理出現(xiàn)的各類問題，提高煤矸分運效率，實現(xiàn)了“掘得快、運得出”。

5.優(yōu)化勞動組織，縮短支護時間

掘得快，關(guān)鍵在于支得快。巷道支護時間占單班作業(yè)時間的70%，支護速度是制約快掘的主要因素。礦井引導(dǎo)、培養(yǎng)職工掌握多種技能，做到“一人多能、一人多崗”，在截割、排矸作業(yè)完成后，能集中人員組織多臺鉆機同時施工。引進MYT-180/280“一拖二”液壓錨桿鉆機，使錨桿施工效率提高了50%，實現(xiàn)了巷道多工序平行作業(yè)，顯著提高了施工效率。開展“支得快、質(zhì)量高”技術(shù)競賽，選拔優(yōu)秀鉆手，以經(jīng)濟杠桿促進技能提升。采用液壓錨桿機，每根錨桿打設(shè)時間由10分鐘壓縮至4分鐘，班支護數(shù)量由20根提高至平均30根，達到班進3.0m的支護能力。

6.加強設(shè)備維護，提高設(shè)備開機率

綜掘機性能穩(wěn)定是連續(xù)作業(yè)的前提條件。按照“檢修菜單”對綜掘設(shè)備進行周期性檢修、保養(yǎng)，指定專人進行檢修；超前探施工期間，月底利用檢修時間進行預(yù)防性檢修，變“被動搶修”為“主動檢修”，確保綜掘設(shè)備始終處于良好狀態(tài)。

7.優(yōu)化施工工序，最大限度實現(xiàn)平行作業(yè)

減少巷道掘進和鉆探的相互影響，在后巷幫部施工三角式鉆場，在掘進的同時施工超前探孔，實現(xiàn)綜掘機與履帶鉆機平行施工。施工鉆孔期間，收集鉆探資料并及時對鉆孔進行測斜，實現(xiàn)打鉆與成果分析同步，在提高鉆探精度的同時最大限度地縮短前探時間。通過優(yōu)化施工工序，地質(zhì)前探工作原來每循環(huán)由4天壓縮至2天，每月為掘進贏得8個有效工作日。

通過加強勞動組織管理，嚴格控制每個工序作業(yè)的時間，而且不斷優(yōu)化施工定額工序，確保了工作面處于連續(xù)、高效的多工序平行作業(yè)狀態(tài)。比如，風(fēng)水管路鋪設(shè)，皮帶延伸和電纜敷設(shè)，以及抽放管路鋪設(shè)和日常檢修等多工序平行作業(yè)；巷道工作面后方錨索打設(shè)安裝、幫錨桿的跟進安裝、底板上浮矸的及時清理、軌道的鋪設(shè)，以及初次噴射混凝土的封閉等施工實現(xiàn)平行作業(yè)；設(shè)備維護保養(yǎng)、輔助運輸跟進和前探施工平行作業(yè)。總之，在安全的前提下，最大限度地進行平行作業(yè)。

8.優(yōu)化除塵系統(tǒng)，改善作業(yè)環(huán)境

為了降低巷道粉塵，在綜掘機上安裝了濕式旋流式除塵風(fēng)機。該風(fēng)機的作用原理是通過吸塵罩和風(fēng)筒管路將含塵空氣吸入，然后在水霧的作用下，使空氣中的粉塵微粒得到充分濕潤，并且相互碰撞、凝聚成粉塵和水的混合物，該混合物在通過除塵和脫水裝置的過程中，因重力作用沉淀形成塵泥，最后集中收集后由排污管排出。凈化后空氣可以直接排至巷道中，達到對含塵氣流的除塵凈化效果。

另外，在巷道內(nèi)設(shè)計多道噴霧裝置，而且在每兩道噴霧間設(shè)計一道防塵簾，對揚塵再次過濾，極大地減少了煤塵的飛揚，保障了員工的身體健康。

三、應(yīng)用效果分析

12000回風(fēng)底抽巷自2019年2月開工至2019年9月完工，平均月進尺達到了126m的好成績，而且單月的最高進尺達到了181m，開創(chuàng)了貴州豫能巖石巷道單頭月進尺新水平，與先前糯東煤礦巖石巷道單月進尺相比提高了3倍多，緩解了采掘接替緊張局面，取得了良好的經(jīng)濟效益。