岩巷掘进技术研究与应用

吴宇

摘 要：随着我国煤炭运用的多元化发展，对煤矿采煤技术及方法提出了更高的要求，综合来看，采煤机械化水平已得到提高，但岩巷掘进速度却一直停留在较低水平，这一现状导致采掘接续普遍紧张，本文将以屯留矿岩巷的快速掘进技术实践为例，在对其进行详细分析的基础上，研究了新型岩巷机械掘进作业线等在其采煤中的应用，以期能实现岩巷的高效安全掘进。

关键词：煤矿；岩巷快速掘进；液压钻车；应用

在当前发展中，岩石巷道占据煤矿新井建设工程的比重够较大，约为40%～50%，现阶段国内主要采用以钻爆法为主技术来完善煤矿岩巷掘进等工作，其对应的单进水平为60m/月左右，这使得阻碍新时期煤矿生产的重大问题中，如何实现岩石巷道的快速安全掘进变得极为突出，笔者将结合屯留矿1010轨道运输岩巷快速掘进技术试验过程，重点分析其采掘进过程中应用中深孔光面爆破等关键技术等，促进了岩巷掘金的安全高效发展，这对于新时期我国煤矿的开采生产具有十分重要的现实意义。

1 屯留矿矿井工业性条件分析

笔者此次研究的屯留矿1010轨道运输大巷延伸满足行人、进风等需要，综合来看，其巷道服务年限为20a，大巷的工程量为1600m，另外，其巷道的埋深为350m，岩石普式系数f=4～6，中粗粒砂岩为其主要岩性，其抗压强度为38.0MPa。在其煤矿开采的过程中，巷道净宽4.8m，绝宽5.0m，净高3.8m，而掘高为3.9m，另外净断面和决断面分别为15.76m2和16.81m2[1]。

2 研究试验方案

此次研究过程中，根据煤矿周边的地质条件，经过详细分析其所涉及到的技术经济因素，特此制定的研究实试验方案具体如下：为了有效降低工人的劳动强度和钻眼效率得到有效提高，笔者采用了履带式全液压掘进钻车打眼，并在此基础上进行中深孔光面爆破，这一创新对爆破效果起了积极的提高作用，另外，采用了侧卸装岩机装岩，可同时满足向一列4～6辆的矿车装矸，这一创新举措大大提高了装岩效率，最后，为了有效降低粉尘和减少回弹率，笔者及所在研究团队采用了型湿式混凝土喷射系统。

依据相应的设备配备和施工水平及现场条件，此次参与研究的团队采用“三八”制组织生产，此外，相应的辅导工艺为高效的 “三班掘进、边掘边喷”，这让整个-研究变得更为高效，操作程序设计以下内容，首要的便是对掘进工作面打眼，完善此步骤后，应及时定炮、放炮和敲帮问顶，在完成上述工序后进行初喷和装车，到最终的支护两帮，以此类推循环。为了更有效进行此次研究，笔者在屯留矿的工作面采掘，运用了全断面一次掘进的方式，也就是讲求前面打眼、后面装车，，此外，更要保持全面施工，后面复喷等，让此次采掘中的多道工序平行交叉作业，为后续研究奠定了基础。

3 主要的施工技术应用研究

3.1 液压钻车配套前卸式侧卸装岩掘进作业线

本次研究过程中，笔者在屯留矿1010轨道运输岩巷掘进试验中，结合当前岩巷快速掘进技术的发展趋势，采用了履带式全液压掘进钻车，并在此基础上配套新型多功能侧卸装岩机掘进作业线，因为本次试验对工艺组织、设备配套等方面有着比较高的要求，所以笔者及所在研究团队对该新型侧卸装岩机对工作机构、底盘等进行了改造创新，以期使其更加符合此次试验的要求[2]。

（1） 增加前卸功能。也就是在试验中在侧卸基础上加上前卸载，这样便于井下装载和散料堆，通过此方式大幅减少了工人的劳动强度，促进了施工的高效性；

（2） 铲装转斗角度大，装满量高；

（3）研制了电缆拖曳装置，经过此方式，可形成对装岩机工作中电缆人工拖曳问题等进行有效解决。

（4） 半轴——全轴联结式四点固定底盘，这种情况下，施工的安全性更高，也有利于后续的相关维护；

（5） 平动举头不撒矸，提高了作业的安全性。

履带式全液压钻车主要技术参数如下：最大钻孔深度为2.1m、2.6m和3.1m；樽空速度为普通凿岩机的2～4倍，即0.8～1.5m/min；外形尺寸（长×宽×高）为7.5m×1.16m×1.75m；孔径为27～43mm；最大的爬坡角度为14°；适应断面23m2以下，即高4.2m×宽5.5m。

履带式侧卸装岩机主要技术参数如下：铲斗容积0.60mm3；技术生产能力为70m3/h；最大前卸高度1000mm；外形尺寸为 ，最大爬坡角度为16°；卸载时机器最高点为3680mm。

3.2 中深孔光面爆破技术

本次试验研究过程中，为了取得良好的爆破效果，笔者及所在团队认为起决定作用的有炮眼位置、起爆顺序以及装药量三项，团队采用液压钻车打眼，同时配备有柱齿型钻头和六棱中空钢钎，在炸药的使用方面，研究小组一致认为应选用三级煤矿许用乳化炸药，除此之外，进行沿纵向连续装药结构对其进行安装，确保其高效性，并选用了煤矿许用毫秒延期电雷管，其具体分为1～5段，且可以保证最后一段电雷管延期时间小于130ms。为了促进试验的安全有效性展开，需全断面一次起爆且安全执行，于是采用串联起爆网络，结合对煤矿岩性的具体分析，依据其内部格局等多次调整了爆破参数，并以此为基础，多次优化了对相关炮眼的布置，从后续的试验的结果来看，确实得到了良好的爆破效果，使得爆破的效率达到了85%～90%，且周边眼眼痕率大于85%，掏槽眼及中空眼深2.2m，每个班循环进尺为1.7～1.8m，其余的炮眼深为2.0m，如下图，为其具体的布置图，下表则为相关的炮眼参数[3-4]。

3.3 湿式喷浆技术

屯留矿在开采过程中，很早就将锚喷支护技术引用在了岩石巷道的掘进中，并一直沿用“潮喷”和“干喷”的施工工艺，虽说尤其固有的优势，但也始终存在相应的问题，如喷射混凝土作业造成的粉尘污染问题，这一现象导致煤矿开采中浪费了大量材料，所以，本次研究过程中，为了对井下粉尘眼中污染的问题进行彻底的解决，进行了湿式混凝土喷设计试验，现具体分析如下：

在此次试验的喷浆应用方面，综合以往施工的经验，大胆采用了新型的 湿式混凝土喷射机来进行作业，其具体构造为：机内有两个并排的灌，其作用是一个备料，一个喷射，此外，为便于操作的有效进行，在两个灌的底部装有横卧的螺旋输送器，实现了作业的高效性进行，因为喷射灌内通入压缩空气，运用螺旋的方式将湿拌合料送入输料管，在此基础上，以“稀薄流”的形式加之利用压缩空气，致使其可轻易将物料输送至喷嘴直接喷出。相比于以往的相关应用，喷浆机的喷层强度较高，大致可达到30～35MPa，回弹率为12.5%，而相应的作作业粉尘则小于10mg/m3，同时实现了喷射脉冲小的需求，这一方式对煤矿井下环境实现了极大的改善，但综合而言，煤矿现有的湿喷射机仍以人工加料和搅拌为主，这种作业方式势必造成混凝土搅拌不均匀。工人劳动强度大，且存在生料不能连续的问题，这些都会或大或小影响到喷射的质量，针对此现状，笔者及所在研究团队以该型湿喷机为基础，并结合其实际运用的需要，配备了HP—6型湿喷机上料机，利用此种方式，完善了对湿喷工艺机械化的有效尝试，为后续试验的高效进行打下了基础。

HP—6型湿喷机上料机技术参数如下：骨料直径小于15mm；最大生产能力为6m3/h；外形尺寸为3200mm×750mm×1900mm；适用混合料水灰比0.4～0.5；输送距离为2.5m。

SPL—6型湿式混凝土喷射机相关参数为：耗风量15m3/min；生产能力为6m3/h；骨粒粒径小于20mm；工作压力为0.4MPa；外形尺寸为2800mm×600mm×1400mm。

支护采用的等强度螺纹钢锚杆，其锚杆呈菱形分布，有的钢筋网个球墨铸铁托盘及数值锚固剂，喷射混凝土厚度为150mm，锚杆间排距为800mm×800mm。且确保混凝土石子粒径不大于15mm、水泥标号要高于32.5号，并采用红星Ⅱ号速凝剂，此外，进行实验的过程中，相应的支护工艺为临时支护，完成过后的工序方面，还有初喷、打锚杆挂网的实施，这样，最后环节才是进行复喷施工工艺，完善整个试验过程。

4 结束语

综上所述，针对我国煤矿发展的过程中岩巷掘进技术的发展现状和发展要求，本文一屯留矿的岩巷掘进技术改进实践为例，在应用全液压钻车打眼的基础上，配合以新型前卸装岩机装矸，并结合采用湿式混凝土喷射系统喷浆等方式，不断完善了新型岩巷快速掘进技术在煤炭开采中的有效应用，经笔者在煤矿进行完整的试验后发现，在此技术实施的基础上，掘进速度提高了50%以上，由以往的120m/月到了当前的180m/月，完善了新时期煤矿开发中的岩项掘进，并真正意义上实现了安全、高效、完善工况的的目的，有利于促进我国煤矿开采行业的良性发展。

参考文献：

[1]马利.岩巷机械化快速掘进技术及其在邢台矿区的应用研究[D].中国矿业大学（北京），2012.

[2]杨仁树.我国煤矿岩巷安全高效掘进技术现状与展望[J].煤炭科学技术，2013（09）：18-23.

[3]马新亮，宋培卿，岳之顺.济三煤矿岩巷快速掘进技术研究与应用[J].山东煤炭科技，2011（05）：109+111.

[4]李中宇，高永坤，刘永生.基于煤矿岩巷快速掘进技术研究[J].科技致富向导，2014（12）：43.