浅谈半煤岩快速掘进工艺研究

张延亮

（冀中能源股份公司葛泉矿 河北 邢台 054102）

1 工作面概况

13503工作面是葛泉矿5号煤半煤岩掘进相对地质条件较简单的工作面，该面位于三采区上山左翼，运输巷设计长度820米，运料巷设计长度 860米，煤层倾角最小13°，最大26°，平均 19°左右，煤层厚度在1.10——1.52米间，平均为1.30米。工作面标高在-100——-240米之间，地面对应是沙河河床，掘进对地面无影响。本区水文地质条件较复杂，主要充水水源为：5#煤顶板野青灰岩含水层、底板砂岩水、伏青灰岩水。根据比拟法和大井法并结合5#煤回风巷、13508工作面钻探及涌水量预计该区5#煤层正常涌水量为30m3/h，最大涌水量为60m3/h。掘进受钻探防治水影响较大。

该工作面巷道掘进规格为4×2.6米，采用锚网支护，顶帮锚杆间排距均为800×800mm，锚索梁迈步布置两道，排距1.1米，间距3米。该工作面配备掘进机两台，运料巷为EBZ100型型悬臂式半煤岩掘进机，运输巷为EBZ135型型悬臂式半煤岩掘进机。2012年3月份在掘进创水平活动中，创出了半煤岩巷单孔掘进736米的好成绩，为同等条件下半煤岩掘进积累了宝贵的经验。

2 半煤岩快速掘进工艺研究

1）超前统筹谋划，做好超前钻探与进尺关系，实现平行作业。

5号煤主要受底板砂岩水、伏青灰岩水影响，掘进前必须进行超前钻探。针对5号煤这种地质情况，超前谋划，优化钻探摆布，减少钻探工程制约。2月底13503运输巷剩余520米、13503运料巷剩余270米与四采区轨道上山贯通，如采用我矿原有的150型钻机进行防探水钻探，每次最多探150米掘进120米。如果完成736米进尺，需要分5次钻探施工，还需要进行钻机转运、拆除安装等工作，严重影响快速掘进。通过选用ZDY1900S（MK-5）钻深300m大功率钻机，使得一次探测可以增加到300米；同时优化钻探施工组织，实现打钻与掘进平行作业大大降低了超前钻探对进尺的制约。首先在运料巷施工300米超前钻孔（2月底钻探施工完毕），在运料巷掘进的同时，在运输巷迎头进行超前钻探施工，运料巷掘进到停头位置前运输巷超前钻探工程完毕。搬家到运输巷进尺，利用该工作面处在两条上山之间掘进贯通的特点，掘进的同时在四采轨道上山反向对运输巷进行钻探施工，实现钻探的无缝对接，可以使运输巷直接掘进与四采轨道上山贯通，也减少了一次掘进搬家。

2）坚持掘进装备系列化，改善作业环境，保证快速掘进。

13503运输巷、运料巷全部实现机掘、轨道、卡轨车、皮带跟头，物料也随之前移，改变了过去人工扛料、抬大件等情况，大大降低了工人的劳动强度，提高了掘进效率。

推广应用大功率掘进机，运输巷装备了EBZ-135功率掘进机，与运料完EBZ-100掘进机比较，EBZ-135掘进机在半煤岩掘进中，割煤岩速度快、运行稳定，截齿强度大，故障率低，极大提高了劳动效率，减少循环进尺时间，适合半煤岩巷掘进。EBZ100型掘进机割煤岩速度、小刮板输送机运输能力等都略有逊色，切割部电机出现了二次损坏，掘进机电机等大件通过便利的运输系统，在一个小班内可以完成从运输到更换，从而也保证了快速掘进。

另外，在运输巷80T皮带运输问题上，因地质构造影响，巷道方位需向下摆动15度。如果直接拐弯会造成皮带无法正常使用，即使加抗偏棍效果也不理想。为保证在不增加运输设备的前提下能保证皮带正常运转，结合技术部门对巷道进行了优化设计，把15度拐弯分两次完成。先摆动7.5度，在掘进20米后再摆动7.5度，拐弯处联合抗跑偏装置的使用，这样不仅保证了一部皮带的正常运转至巷道贯通，同时甩开的断层对掘进的影响。

在工作面迎头使用除尘风机，加上汽动式帮锚杆机加导风护罩、防尘水帘、降尘喷雾等小改小革技术的使用，极大的降低的粉尘浓度，改善了作业环境。

3）进一步优化支护设计，严格推行正规循环作业

（1）优化支护设计

①根据13503工作面顶板及围岩条件情况较好，顶板最大控顶距由2排1.8m，改为3排2.7m，减少循环次数，加大每循环进尺量。

②针对两帮岩石底根帮锚杆施工困难，施工时间长的问题，变原φ16×2000mm圆钢锚杆，为φ16×1500mm复用锚杆，并在巷道岩石底帮完整处，底根锚杆距底板放宽为不超过800mm。通过以上支护参数优化，即满足支护强度，节省了材料费用，同时又减少职工劳动强度，极大提高掘进效率。

（2）细化支护流程，严格推行正规循环

①充分发挥平行交叉作业的优势，采用“顶板中部支护先行，两侧随后支护；煤帮先封，岩石底根后补”的方式，大大提高了掘进效率。

两台锚杆机同时对顶板进行支护，每排6根锚杆，先打中间4根，后补两帮2根。两台风动帮钻机对两帮各打2-3排锚杆对煤帮进行支护，在掘进机割煤的过程中，安排剩余人员在掘进机后补打底部帮锚杆。这样就解决了帮支护速度滞后的问题。

②严格落实措施，切实保障正规循环。

优化劳动组织，明确分工。采用迎头“四六”制，后路 “三八”制作业方式。

进尺组4个，每组15人，“四六”制作业方式，掘进一次成巷。循环进度2.7米，每班3个循环，班进8.1米，日进32.4米（可多循环作业），工效达0.393米/工。预备组“三八制”作业，负责开皮带、井下铺设轨道、延长卡轨车、运料；地面勤杂组负责下回物料、电器设备等。各条皮带司机也实行包机包片制度。在实际工作中既有分工，又要相互配合，共同完成进尺任务。

4）加强机电设备的维护保养

机械化掘进工作面，机电设备的正常运行至关重要。无论是运输设备还是掘进设备出现问题都会直接影响到进尺的正常进行。因此，加强机电设备的检修维护是保证机电设备正常运行的前提。首先，抽调一批技术精干、责任心强的机电工成立一支检修队伍上早班，利用顶帮支护的时间对机电设备的关键部位进行检修保养，如有特殊情况，宁可早班少进尺也要保设备检修保养正常进行，另外在各小班另配备一员机电工对设备进行必要的维护。其次，是对各台机电设备分包机到人，具体人对所包设备的重点部件关键环节进行重点检修维护，从而保证了各台机电设备的正常运行。

3 结论

要保证安全快速掘进，首先，倡导推广掘进装备系列化和大功率钻机的使用，不仅可以提高掘进效率，而且降低了工人劳动强度。其次，强调正规循环，它是快速掘进的必要条件，创水平夺高产不是要蛮干，而是强调每个班按标准化进行施工，同时给下个班打下个好的生产基础。第三，不断提高作业人员的业务素质，使作业人员对设备不仅要会应用，更要会维护保养。第四，对生产中存在的问题要针对性的进行小改小革，使困难及时迎刃而解，同时将所有小改小革形成系统化、制度化，为今后生产积累宝贵经验。