大同矿区“两硬”半煤岩巷道快速掘进技术

王 龙

(大同煤矿集团 同家梁矿，山西 大同 037003)

大同矿区侏罗系煤田以“两硬”著称，即顶底板硬和煤层硬。随着侏罗系中好采的中厚煤层资源枯竭，难采的薄煤层逐渐成为各矿开采的主流。薄煤层因煤层厚度小，开采速度快，对巷道掘进的速度和质量要求较高，且为了满足设备运输尺寸要求，两巷道多为半煤岩巷道，通常需要挑顶或起底。原来此类半煤岩巷道采用炮掘工艺，即在工作面钻眼爆破破岩，耙装机装煤，胶带出煤。炮掘工艺掘进半煤岩巷道月进度为160～180 m，平均月进度为170 m，巷道单进水平低，若盘区布置两掘一采，则掘进速度滞后综采回采速度，影响正常生产衔接，且炮掘巷道成型质量较差，安全生产标准化难达标。为了提高半煤岩巷道单进水平，保障薄煤层综采工作面接替正常，降低工人劳动强度，提高掘进专业安全质量标准化水平，经过多次试验，创造性提出了一种半机械化快速掘进工艺[1-3]。

1 工作面概况

本文选取晋华宫矿7-4号层2718巷为例，该巷道设计长度为2 060 m，断面为宽4.5 m×高2.7 m，巷道煤厚1～1.4 m，为半煤岩巷，掘进时沿煤层挑顶掘进，挑顶岩石厚度为1.3～1.7 m。工作面直接顶岩性为灰白色粗粒砂岩，成分以石英长石为主，含暗色矿物及块状黄铁矿，岩石普氏系数f=6.5～8.8，局部可达到10。巷道支护方式为锚索结合锚杆联合支护。

2 快速掘进工艺

为了实现半煤岩巷道快速掘进，达到单进和巷道成型质量双提升，降低工人劳动强度的要求，从破岩和出渣的工艺入手进行了突破和创新，工艺流程为：机组掏底煤—松动爆破顶岩—机组破大块岩、修整断面—出渣。

2.1 工作面破岩工艺

因工作面岩石硬度高，用机组截割岩石既费截齿又耗时，且对机组截割滚筒及机身结构损伤较大，所以提出了采用钻爆法结合机组截割这种半机械化方法进行破岩。基于巷道岩性为半煤岩，为了适应生产实际，要求机组具备截割半煤岩的能力；综合考虑巷道施工断面尺寸，最终选定EBZ-260H型掘进机，具体如下：

1) 机组掏煤。巷道煤岩结构为下部煤、上部岩，掘进机先将下部煤层掏掉，为下一步松动爆破提供自由面及渣石塌落堆积空间。EBZ-260H型掘进机组滚筒长度为1.0 m，直径1.0 m，掏下部煤层深度1.5 m，掏煤用时15～30 min。

2) 松动爆破碎岩。巷道掏煤后进行松动爆破工艺，即进行打眼、放炮，将巷道上部硬岩完整结构破坏，达到疏松岩石目的。巷道上部岩层根据岩石厚度和岩性布置2～3排炮眼，炮眼间距0.4～0.6 m，装药结构为正向装药，一次起爆，此工艺用时，90～110 min。

3) 机组破大块岩、修整断面。巷道岩层松动爆破后使巷道岩层中部岩层破落，基本可以使周边岩层产生裂缝，达到疏松效果。掘进机组对爆破后的岩层进行断面修整，同时将大块岩石进行破碎。

2.2 装岩出渣工艺

针对炮掘巷道采用耙装机出渣慢存在费人、费时、安全系数低的弊端，借鉴全煤机掘巷道采用机组出渣的工艺，在半煤岩巷道引入掘进机进行出渣，既可降低作业人员的劳动强度，又可控制工作面岩石块度，还可在机组截割过程中同时出渣。机组与胶带直接搭接，出渣效率高，具体为工作面浮渣由机组铲板装渣，通过机组转载机运至巷道胶带，再至盘区胶带。

3 现场应用效果

3.1 掘进速度快

掘进队组工作制度为“四六制”，即三班生产一班检修，工艺改进后每班进度2～4 m，每日掘进进度8～12 m。以往同层位巷道炮掘工艺月进度水平为160～180 m，平均170 m。实施半煤岩巷道快速掘进技术以来，根据现场8个月试验数据，月实际进度为210～290 m，平均进度为250 m，最高月进度为290 m，平均月进度高出炮掘工艺80 m，掘进速度显著提升。

3.2 装岩效率高

原半煤岩巷炮掘工艺需进行两到三次爆破，容易产生拒爆、瞎炮情况；用耙装机出渣还得专门留有出渣移机时间。工艺改进后，使用EBZ-260H型掘进机掏煤同时可将截割的煤运出，同时又为后期爆破岩石增加了一个自由面，岩石仅需要一次爆破，就可崩落完成，再通过机组破大块出渣，省去人工处理大块和出渣流程，提高了现场安全水平，降低工人的劳动强度，节约了时间，装岩效率显著提升。

3.3 巷道成型好

由于采用该技术可减少钻眼爆破的断面积，与全断面爆破相比，有效降低了爆破震动对围岩的影响，在爆破之后使用EBZ-260H型掘进机对全断面进行修整，使巷道轮廓线平整，减少发生零皮和裂纹的情况。

4 结 语

“两硬”半煤岩巷道快速掘进技术应用以来，半煤岩巷道掘进速度、装岩效率、巷道成型显著提升。平均单进水平提高了47%，最高月进度为290 m，有效缓解了矿井生产衔接压力，降低了工人劳动强度，提升了巷道安全标准化水平。