开元煤矿提高岩巷快速掘进水平的实践与探索

吴杨生

(阳煤集团 寿阳开元矿业有限公司，山西 阳泉 045400)

进入21世纪以来，我国经济、科技持续高速发展[1]，对煤炭的需求不断增加，而随着煤矿规模和产能的提高，采掘衔接紧张的矛盾日益突出。在新井建设中，岩巷掘进工程量一般占总工程量的40%～50%，在生产矿井中占总工程量的25%左右，所以，岩巷掘进在煤矿建设和生产中占有重要位置，特别是涉及到采区衔接、水平接替的开拓延伸巷道，由于岩石巷道工程量大，而装备水平多年来却提高不大，岩巷掘进进尺及工效维持在一个较低的水平。因此，加强岩巷快速施工装备及配套工艺技术研究，努力提高岩巷单进水平，实现减人提效，是保证采掘正常衔接，建设安全高效现代化矿井的迫切需要。本文以开元煤矿岩巷掘进施工为背景，通过分析制约岩巷掘进水平的各方面因素，进而采取针对性措施，为提高我国岩巷快速掘进水平提供参考范例。

1 矿井概况

开元煤矿前身是晋中市寿阳县县办黄丹沟煤矿，始建于1970年，初期设计能力10万t/a，2009年经阳煤集团整合重建后核定生产能力300万t/a。开元煤矿采用斜井开拓方式，通风系统为五进两回。其中：主斜井承担全矿井的煤炭提升及人员运送，副斜井承担矿井上下材料及排矸，管子进风斜井承担行人与排水任务，辅助进风斜井只承担进风任务，孟家庄进风立井承担南部采区上下材料与开拓矸石的提升；总回风斜井承担北部采区的回风，孟家庄回风立井主要承担南部采区的回风。2006年以前矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井，但是随着矿井开采年限、产量的增大，2008年鉴定为高瓦斯矿井，矿井实施“以岩保煤”的治理原则，采用高抽巷进行瓦斯的治理，高抽巷、低位抽放巷等岩巷施工量大大增加。

2 影响岩巷快速掘进的因素分析

2.1 掘进装备机械化水平低

目前我国岩巷机械化作业线主要分为两大类[2]。一类是高档机械化作业线，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，实现高速高效和文明生产。另一类是装载、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。开元煤矿2012年以前岩巷掘进施工均采用放炮配合ZMC-30侧装机或PB-60耙岩机出矸，施工过程中掘进两个循环进行一次支护，因作业空间受到限制，顶、帮钻眼难度大，支护费时，每班最多能完成两个大循环，岩巷炮掘施工时需要将矸一次出完，掘进期间，打巷道上半部炮眼和顶板锚杆眼时需搭设操作平台，操作极不方便且耗时，也影响掘进单进水平提高，岩巷单进水平不超过90 m，极大地限制了生产衔接。

2.2 爆破施工技术较差

开元煤矿岩巷掘进时巷道宽度小，导致爆破时自由面少，围岩受到夹制作用明显，且实际施工过程中常出现少打眼，多装药，乱放炮的现象，导致岩巷轮廓差、超挖量大，巷道围岩松动破碎严重等现象，增大了出矸量和巷道支护所需要的时间、材料，不但减缓了巷道掘进的效率，而且降低了巷道的稳定性和安全性，对于f>8 的较为坚硬的岩石，其炮眼利用率一般仅为60%～80%。

2.3 矸石运输效率低

开元煤矿现有排矸装备及工艺落后，经常导致出矸滞后，掘进工作面积矸严重，制约后续工序开展，是目前制约岩巷掘进速度提高的一个主要因素。目前煤炭市场对煤质的要求越来越高，高抽巷和专用排瓦斯巷出矸将不上胶带，实行煤矸分离，加之由于矿井产量的增大，常需对运输线路进行扩刷施工，造成排矸量增加过大，而矸石都将通过矿车上井，这些工作一般需要占用相当时间，导致工作面有效作业时间缩短，极大地制约了掘进速度。

3 提高岩巷掘进水平的措施

3.1 建设专业化岩巷施工队伍

随着设备的现代化水平不断提高，开元煤矿岩巷的掘进施工投资越来越大，专业门类越来越多，技术标准要求越来越高，管理要求越来越细，而且由于岩巷掘进存在大量的平行作业和交叉作业工序，需要大量工作人员分工协作，实行专业化施工和管理。为此，开元煤矿对现有的施工队伍的结构进行优化整合，建立了专业化的施工队伍，一个施工队组设队长、书记各一名，各专业副队长若干，领导各个专业施工队伍。这种组织结构的优点在于各个平行工序和交叉工序间容易协调，不易发生冲突，统一的领导管理实现了现场施工的高效、有序。

3.2 引进现代化岩巷作业线

针对开元煤矿岩巷掘进工作面机械化装备落后、单进水平低的实际情况，自2013年开始，首次引进了现代化岩巷作业线，即：YT-29型风钻+ZWY-80型扒渣机+40T煤溜+胶带+ST-14/6B型移动矸仓，在9705工作面高抽巷掘进工程应用中，创下了月单进水平130 m的记录，有效提高了岩巷作业线的单进水平，降低了员工的劳动强度，提升了现场安全质量标准化水平，在一定程度上实现了岩巷高效、安全、快速掘进。

2015年3月，又引进了新型的SGB630/90型矸石溜，并在开拓二队施工的9707走向高抽试验使用，通过使用发现，该设备具有功率大、传输效率高，槽体耐磨、故障率低等优点，有效避免了原先使用的40型煤溜经常出现的断链、刮板弯曲、槽磨透等事故现象。进一步完善了岩巷作业线，特别是矸石运输线，采用新型运矸设备后，增加的排矸量可以按照生产需要充分运输，减少“排矸”工序对后续作业工序的影响，为保证岩巷作业高效率提供了保障。新型的岩巷掘进作业线如图1所示。

3.3 优化施工组织措施

为确保岩巷作业线的掘进效能，完成进尺指标，开元煤矿严把“准入关、责任关、稳定关、监督关、考核关”，将主要施工单位纳入安全管理和考核体系，统一推行安全管理体系，统一推行安全质量标准化，统一推行班组建设，统一进行安全培训，统一进行考核；同时，加大对机电设备检修工作力度，推广精细化管理，出台政策激励，激发员工工作积极性。

图1 现代化岩巷掘进作业线示意

4 现代化岩巷作业线经济及社会效益

4.1 提高了岩巷单进水平及进尺

2013年引入岩巷作业线以来，岩巷进尺由2013年的1 942 m提高至2015年的3 096 m，占总进尺的百分比也由10.97%提高至19.03%，单进水平同样得到很大的提高。例如：开拓二队采用新引进的岩巷作业线后，在进行9707工作面高抽巷施工期间，平均单进水平达到133 m，比使用传统普掘作业设备单进水平(90 m)提高了43 m，提高效率48%。

4.2 节约了成本，提高了经济效益

在引进先进装备、改进施工工艺、提高单进水平的同时，也减少了成本消耗，提高了经济效益。比如，通过新型钻机的施工，加大了循环进度，循环进度由原来的1.2 m增加到1.8 m，按每月60个循环计算，和1.2 m的循环进度相比，每月多36 m巷道进尺，和1.5 m循环进度相比，每月多进18 m巷道进尺，人均效率可以提高50%。在支护材料、人员消耗方面，例如，2.4 m炮眼和1.2 m炮眼在相同循环进度的基础上，火药、电雷管等材料的用量也相对减少，打眼工由原来的4人减少到2人，不但节省了人工成本，新装备减少了安全隐患，也节约了安全资金，这些因素都在很大程度上也降低了生产成本。

5 结 语

开元煤矿在通过大量实际考察调研和借鉴国内外岩石巷道机械化作业线施工技术的基础上，引进应用了YT-29型风钻+ZWY-80型扒渣机+T40煤溜+胶带+ST-14/6B型移动矸仓新型岩巷作业线，几年来的实践证明，该岩巷作业线提高岩巷单进效果明显，并节约了成本，提高了经济效益，具有广泛的推广和应用前景。