浅谈煤矿高效掘进技术

文/董万均，淮南矿业集团朱集东煤矿

1 引言

当前，国内钻爆法施工中95%采用传统气腿式凿岩机打眼、用耙斗式装岩机装岩，用1.5－3T的斗式矿车以电瓶（机）车作为动力运输渣石，用干式转子喷浆机进行喷浆，用YT型气动冲击凿岩钻机打炮眼和锚杆眼，用树脂螺纹锚杆对顶板进行支护的工艺。我国岩巷机械化作业线主要分为两大类。一类是高档机械化作业线，即打眼、装岩、转载、运输等主要环节实现机械化配套，用凿岩台车或钻装锚机组配大功率高效导轨式凿岩机打眼，无轨装载机全断面装岩，使工人从繁重的体力劳动中彻底解放出来，实现高效和文明生产，这是岩巷掘进机械化的发展方向。再一类是装载、运输采用机械化，而打眼、喷浆等仍采用人工作业，属于普及型机械化作业线。高档机械化作业线设备投资较高，从而限制了其应用，在我国的推广应用时间较短，一般月进度较低。绝大多数矿井采用普及型机械化作业线。由于装岩、转载、运输、支护各环节配套性差、作业劳动强度较大，掘进速度很难有所突破，效率也较低。

2 提高岩巷快速掘进的措施

2.1 爆破工艺创新，大力推广中深孔光面爆破

影响岩巷掘进爆破效率的主要因素有：掏槽方式及其装药量、炮眼深度、周边眼光爆参数、起爆时差和炮眼利用率等。中深孔爆破的掏槽眼深度比普通掏槽眼深度大，一般达到210m～315m。掏槽眼的深度大小决定着循环进尺的大小，同时，对周边眼的爆破质量及成巷质量也有影响。为了提高中深孔直眼掏槽的掏槽效果和炮眼利用率，须在装药眼附近布置空眼以增加自由面，还需要合理的确定相邻装药眼的眼距、掏槽眼的几何形状、装药量和装填结构。炮眼深度存在一个最优值，应以提高巷道掘进效率为前提，结合现场实际情况综合确定，长期实践表明，中深孔爆破(L=2～3m)优于浅孔爆破(L=1.5～2m)。通过合理的选择爆破参数，使爆破后的巷道成形规整，减少超控和欠控，最大限度地保持围岩的自身强度，从而增强围岩的自撑能力，取得较好的光爆效果。

2.2 确定锚杆支护参数，提高锚杆安装质量

支护管理不但对巷道支护质量有影响，对掘进进尺也有影响，如永久支护前大面积片帮，使喷浆厚度和喷射工作量增大。在实践中可根据围岩松动圈理论，以悬吊作用设计为基础，并根据岩性的具体情况，定出合适的支护密度，最后通过试验检测，检验支护参数选择的合理性。在普及应用全长树脂锚杆的基础上，针对大断面，服务年限长的井巷工程，积极推广使用高强度新型锚杆。锚喷支护方式必须与光面爆破技术相结合，否则围岩受损严重，表面裂隙较多，围岩松动圈较大，岩体丧失稳定性；巷道轮廓线参差不齐，易造成应力集中，喷层受到剪切破坏而导致巷道损坏。

2.3 采用综合机械化配套设备是快速施工的关键因素

岩巷掘进多年来一直沿用风动凿岩机，但液压凿岩机在性能上要优于风动凿岩机，如械械性能好，凿岩速度快，比同类风动凿岩机提高1倍～2倍。进入20世纪80年代以来，煤炭基本建设推广了以调车盘、耙斗装岩机为主，以侧装机、全液压钻车为主，以电动凿岩机为主和以钻装锚机组为主的4种岩巷机械化作业线，应用在大断面岩巷施工中，创造了良好成绩。

3 几点实践经验

3.1 应用准直眼掏槽、全断面一次起爆的中深孔爆破技术

推行中深孔光面爆破，摸索出最佳炮眼深度，将炮眼深度由原来2.0m改为2.3m。同时使用高威力水胶炸药，采用MFB-200型数显式发爆器，将原来每个循环放两茬炮改为一次起爆，每次起爆带动70多发雷管，提高了炮眼利用率，减少了拔炮、丢炮、瞎炮现象，使每炮循环进尺由平均1.8m提高到2.1m，并确保了光爆成型，光爆岩痕率保持在80%以上。

3.2 更新支护理念因地制宜确定支护参数

根据巷道围岩不同条件调整锚杆间排距，将中硬砂岩条件下的锚杆间排距由原来的800×800mm调整为1000×1000mm，在确保支护可靠性的前提下提高了实用性，降低了支护工作量和支护时间，并节约了支护材料。

更新对普掘施工中喷浆环节的认识，坚定喷浆只是起封闭作用的思想，改变喷浆造型的思路，并进行先初喷挂网再复喷的工艺改进，在优化爆破参数、确保光爆成型质量的前提下，将喷浆厚度由原来的150mm降到50mm，使每完成一个循环的喷浆料用量由原来的5车降到3车进而降到现在的1.8车，并大大节约了喷浆材料消耗和喷浆施工占用的时间。

3.3 采用新机具，加快锚杆打注安装速度

锚杆钻机具有钻眼速度快，锚杆安装方便，尤其是锚杆角度有保证的优点。使用锚杆钻机施工拱部锚杆，不仅提高了打眼速度，还提高了锚杆安装质量，提高了安全系数；淘汰BK-50型风动气扳机，配备BK-60型风动气扳机，提高帮部锚杆的安装效率和质量。

4 采用履带式液压扒斗装载机使用效果

4.1 采用履带式液压扒斗装载机牵引配合2节矸石仓装岩排矸，可以实现连续排矸，能把一次爆破产生的矸石出净， 该装岩排矸方式一次用时需约40分钟，与使用普通耙斗式耙装机倒矸时间少用10分钟/次，大大提高了人工效率，缓解了车皮供应不及时对迎头掘进的影响。

4.2 采用该种装岩排矸方式，可以避免掘进一定长度后停止掘进，集中出矸、平底板、钉道、移进耙装机搞成巷的现象，做到了真正意义上的一次成巷，增加了掘进作业时间，提高了掘进单进。

4.3 坚持引入新的施工理念，通过优化施工组织、优化爆破参数、优化支护参数、降低喷浆厚度，可确保充分发挥大断面水平岩巷快速施工装备的优势。

5 结语

采用履带式液压扒斗装载机配合移动式矸石仓装岩排矸施工技术是大断面、平巷、直巷钻爆施工掘进工作面实现快速掘进的有效途径。今后要从提高循环进尺、进行广义掏槽爆破、缩短工序衔接时间等三个方面入手，进一步发挥该施工技术的优势，将岩巷单进提高到更高水平。