矿井轨道下山掘进作业工艺初探

贾红雷

摘要：煤炭是我国国民经济发展的支柱产业，就深煤层开采而言，难免会遇到不同的地质情况，需要选择不同的开采工艺。轨道下山是结合地质状况与矿井煤层分布规律，必须自上而下开采所采取的一种作业方式。在轨道下山掘进作业过程中，对于施工技术和现场管理有着较高的要求，必须要做好前期规划和实时把控，才能确保施工作业的顺利开展，保障井下职工人身安全。

关键词：煤矿；轨道下山；作业工艺

1 前言：快速、安全、高效地掘进巷道是煤矿生产的先决条件，对于下山掘进来说，提高掘进单进水平是一个值得研究的课题。下山掘进与平巷掘进相比，具有其独特的复杂性和掘进施工难度。笔者在煤炭企业就职多年，在充分调查研究的基础上，针对我矿区下山掘进作业采用的工艺、设备、施工组织等现状，借本文阐述下山掘进技术的应用现状。

2 下山掘进作业相关事项及应对措施

由上向下掘进下山巷道时的装载工作比较困难，倾角小于35度时可用耙斗装岩机装岩。下山有向下的坡度，巷道内各处的涌水很自然地积存到工作面，因此，掘进下山时，一定要根据不同的情况，做好防排水工作，以免影响掘进工作的进行。在使用矿车运输时，有可能因为牵引装置的滑落或断绳引起跑车事故，为了避免上述情况，除提升绞车摘挂钩处、车场变坡点等设置断绳保险和挡车器外，还应在掘进工作面附近有可靠的挡车器，保证工作面人员的安全。与此同时，在轨道下山掘进施工中应着重防止跑车，做好相关安全措施。具体做法为：在提升钢丝绳的尾部钩头以上联结一根环形的钢丝绳。提升时把安全绳套在矿车上，以免脱钩跑车。提升矿车时，挡杆被矿车带起，车过后借自重而落在轨道上。

除了上述这些，在掘进下山时，工作面积水不仅会带来繁重的辅助工作，而且会恶化工作面的作业条件，直接影响工程质量和安全。在处理方法上，首先堵绝从与下山联络巷道向下山的渗水、流水；消除下山巷道管路漏水。对巷道顶底板、工作面的涌水应采用截、排的方法解决。在地下开采矿山的初期建设和生产中，提高平巷施工技术，加快掘进速度，对缩短矿山基建周期、实现矿山稳产高产、均衡生产，具有重要意义。

3 影响下山掘进作业的主要因素

就我国煤矿而言，只有部分大型国有煤炭企业使用了全机械化作业，相当一部分中小型煤矿还停留在半机械化的低速度、低工效、高成本状态。巷道掘进是一个系统工程，影响因素较多，该系统中包含人、技术装备、生产技术以及管理、安全、技术革新的影响等诸多因素所构成的综合复杂体系。笔者认为，制约巷道快速掘进的因素主要集中在如下几点：

3.1人的因素

影响地下矿山井巷掘进的因素很多，因此，在施工前和劳动过程中，加大对工人的技能培训尤为重要，劳动者的劳动技能获得改善，可极大提高工作效率。在新工艺施工前，要对职工进行技术培训，使工人尽快掌握每一道工序及要求，这样才能保证此施工工艺顺利进行。在掘进施工中，在人员配备上做到工种齐全、分工明确、密切配合，各工程衔接紧密，有效地利用工时，提高工效、提高工人素质，培养出尽可能多的多面手，只有这样才能使其掘进效率保持较高的水平。与此同时，健全和坚持以岗位责任制为中心的各项管理制度，是施工技术措施、施工设備和施工组织得以顺利实施的保证，是加快施工速度、降低生产成本、保证施工质量和安全的基础。

3.2施工机械设备及生产技术因素

钻眼、爆破与装运是巷道施工中主要工序，而钻眼与装运设备的合理选择及使用将直接决定巷道掘进速度。当前巷道掘进普遍使用的仍是气腿凿岩机，由于气腿凿岩机输出功率小钻速低，所钻炮孔深度浅，要想提高工作面钻孔速度，就得多机作业。由于全断面掘进机掘进速度快、成本低、工效高、巷道掘进质量好又安全可靠，所以其势必将取代其他凿岩设备。装岩工序在国内也已基本实现机械化作业。

根据我国井巷掘进当前施工水平，广泛采用的仍是钻爆法施工，而支护方式基本为锚喷支护。同时，为加强巷道成型，由于加大孔径而减少的扩炮孔数量可转移至周边，即增加周边眼数量，保证光爆效果。而且，增加孔深和炮眼数可以提高台车的纯钻眼时间，充分发挥高效设备的利用率。金属网主要增加喷砼的抗弯强度和韧性，但其安装时必须紧贴岩面。选用合格的喷浆料生产砼，并选择湿喷工艺，不但可提高喷浆效果，减少回弹率，还可改善工作环境。

3.3施工地点的环境因素及安全性考虑

地下突水、瓦斯、高地温及高压力围岩变形等自然灾害将直接危害巷道施工安全，其在施工中可借助相关设备进行监测，采取必要措施达到安全条件，但其势必影响施工进度。平巷掘进，基本为独头施工，掌子面空间狭小，人员、机械较多，空气质量差，特别是钻眼和出碴时。对此必须加强通风，保证空气质量及能见度，减少安全隐患。人在施工中的随意性，是最不安全因素。在保证个人施工能力及操作规范性同时，合理安排工作时间、保持施工人员的良好施工状态，也是安全施工必备条件。

4 下山掘进现场施工技术

4.1施工工艺与作业方式

巷道施工采用全断面一次掘进法。根据现场条件、设备配制及施工水平，采用“三八”制组织生产，工序安排原则上是能后放的尽量后放，使迎头集中力量掘进，尽可能使工序平行作业，改变现有施工组织及计分方式，实现岩巷快速掘进。

劳动组织是根据施工条件和任务的具体要求而定的。组织快速施工时，采用“三班掘进，一班在旁边巷道喷浆的平行作业方式”是提高掘进速度可行的方法，非常有利于快速施工。为充分利用大断面空间，实现多工序的平行作业，提高掘进速度，应配备足够的施工人员。确定劳动组织（包括组织形式、工种人数）时，应重点考虑各工种工人的工时充分利用问题。从我矿的实际情况来看，每个队有四个生产班组，三个掘进班，一个复喷组。掘进班采用“三八”工作制，每天完成三个正规循环。复喷组与掘进中班同时施工，主要负责机后巷道复喷成巷和砌水沟工作。掘进班每班按出勤人数，分为迎头、后勤两大块，辅助工序在保证安全生产条件下，尽量平行作业。

4.2爆破参数设计

确定炮眼深度的一个主要影响因素是爆破后的空顶距，较深眼爆破产生较大的空顶距，对临时支护和永久支护有影响，过大空顶距也是施工安全隐患。炮孔深度主要是根据试验要求、钻眼机具的凿岩能力及工人的操作水平决定的。实施2m左右的中深孔爆破时，掏槽方式视岩性、设备配制等而定。特别要注意的是，总延时不大于130ms，采用正向起爆。每眼至少使用一袋水炮泥，封泥量一定要满足规定要求，掏槽眼最好用炮泥填满封实。与此同时，应当对迎头打眼制定一套技术管理办法。打眼工序要充分利用大断面作业环境，迎头同时布置4～5部风钻打眼，定人、定眼位，将迎头的炮眼分为四部分，每个打眼工固定眼位，根据爆破后的效果总结所打炮眼的深度和角度中所存在的问题，以便更好地控制巷道的成形和爆破效率。

5 结论及建议

综上所述，完善与提高轨道下山掘进作业工作，可达到快速、优质、低耗和安全的要求，除合理地选择先进技术和设备配套外，更要选择好作业方式，采用行之有效的施工组织与科学的管理方法。与此同时，煤炭开采行业及相关科研人员一定要结合国内外新技术应用趋势，研究开发出更多符合我国矿区地质状况及实际生产需求的现代化作业设备，提升矿井轨道下山作业的效率，保障更多井下人员的人身安全，为经济社会发展继续做出新的贡献。