煤礦斜井綜掘機快速掘進施工技術管理探究

張云飛

（山西省長治經坊煤業有限公司，山西 長治 047100）

1 工程概況

山西長治縣經坊煤礦設計生產能力為2.40Mt/a，為斜立混合式開拓方式，礦井主要布置主斜井、副斜井、進風立井和回風立井4個井筒。其中主斜井井筒斜長717m，內凈寬4.8m，標準凈斷面積為18m2，傾角22°，承擔煤炭提升功能，兼做進風和安全出口；副斜井井筒長719m，內凈寬6m，標準凈斷面積為27.5m2，傾角20°，承擔材料和人員提升功能，兼作進風和安全出口。

井筒表土段較厚，達到幾十米，主要以風沙積層、沖積層和黃土組成，土體松軟，含水率低，土體粘結性差。表土層下為中細砂層，硬度較大，抗壓強度達到98kPa。按照施工總體部署，主副斜井均采用綜掘機掘進，其中主斜井先行施工，施工表土段過程中出現局部塌落現象，整體成井速度較慢。針對主斜井成井較慢等問題，通過優化斜井綜掘機掘進技術，倡導全面質量管理，大大提高了副斜井掘進速度。

2 斜井快速掘進技術分析

2.1 斜井綜掘法工藝介紹

同煤巷綜掘機掘進相同，斜井綜掘的產生大大提高了井筒的掘進速度，主要包括機頭掘進、矸石運輸和支護三個主要環節[5]。綜掘機掘進從地面向開拓水平掘進，掘出的碎石由皮帶輸送機裝入礦車或直接輸送至地面，掘進遵循由上及下、從中心向四周的原則，即截割頭由巖層中上部開刀，向四周截割至設計斷面。斷面截割完成后，將碎石運出，退出掘進機進行前探液壓支架臨時支護，最后進行網噴永久支護。

2.2 綜掘法機械化作業線

巖巷綜合機械化作業線需結合水文地質進行選擇，不僅需要考慮巖石的巖性，還需依照掘進長度和掘進斷面積判斷。綜掘機主要有懸臂式綜掘機和全斷面綜掘機兩種，懸臂式綜掘機較為普遍。經坊煤礦采用懸臂式綜掘機加單體錯桿鉆機相配合的綜合機械化生產作業線，主要包括了懸臂式綜掘機、皮帶輸送機、轉載機、單體鉆機、通風降塵設施等系統。該機械化作業線不僅工藝操作簡便，掘進速度快，而且安全性能好，充分保證圍巖的穩定性。

2.3 影響掘進因素

（1）地質構造

地質構造是影響巷道掘進的首要因素，具體地質因素有巖巷的硬度、圍巖穩定性、特殊地質構造、巖石含水率等。地質條件越好，就越有利于巷道的掘進，反之，地質條件越差，存在的風險越大，需要的機械設備越多，就越制約井筒的快速掘進。經坊煤礦，含有較厚的表土地層，且巖石地層硬度偏軟，節理豐富，在很大程度上制約了井筒掘進。

（2）掘進和配套設備

機械化程度越高，生產效率越高。因此，在斜井掘進過程中采用綜合性機械化作業技術，更有利于斜井的早日完工。在斜井綜掘施工中最主要的是選擇合適的綜掘機，選擇性能優良的掘進機，對整個機械配套起著至關重要的作用。其他配套設施也尤其重要，經坊煤礦斜井開挖采用皮帶輸送機進行運輸，運輸能力大，工作持久，生產效率高。

（3）施工工藝

合理的施工工藝對斜井掘進十分重要，假如能最大限度地實現平行作業，可以有效地加快井筒掘進。經坊煤礦采用機載的錨桿鉆機進行鉆眼和安裝錨桿，有效地縮短了支護作業時間。合理的施工工藝需要各種工種嚴格按照生產工序作業，實現同時作業和平行作業，縮短循環作業時間。

（4）隊伍素質

勞動者和管理者的素質直接影響工作完成的好壞。施工之前應通過培訓等措施提高勞動者的生產積極性和安全生產知識水平。管理者要求具有一定的組織能力、管理能力和專業技術水平，另外需要具備安全生產掌控能力。

（5）施工組織管理

斜井機械化掘進離不開科學的施工組織管理，合理組織才能使井筒掘進更安全高效、快速低耗。高效的施工組織管理要求施工工序的關鍵線路最短，勞動組織合理，施工作業方式正確。

3 斜井掘進關鍵技術優化

3.1 測量技術優化

經坊煤礦礦井的測量包括兩部分：一是施工放線測量，保證掘進沿著設計的位置推進；二是圍巖動態監測，通過對數據的分析，判斷圍巖變化情況，從而保證施工安全進行。為了降低斜井測量放線耗用時間，摒棄了單獨使用全站儀換站密度大且需時間計算等不利因素，采用激光指向儀配合全站儀進行放線，不僅節省了測量放線的時間，而且提高了測量的精度。斜井圍巖的收斂量控制在3mm以內，如果連續3d出現大于3mm的情況，則需要進行預警，因此需要每天進行圍巖變形測量。經坊煤礦將放線測量與動態檢測合二為一，測量人員在放線結束后即進行圍巖收斂監測，這樣做的好處是大大節約了測量的時間。

3.2 綜掘開挖技術優化

首先需要對綜掘機的開挖時間進行優化，保證開挖所占時間小于1.5h，為了達到這個目的，需要使掘進頭的行駛線路為最優，防止循環往復耗用時間。另外掘進頭掘進應盡量沿巖石的層理面掘進，減少阻能，總體從下往上依次截割。除了開挖占用時間較多外，出渣速度也直接影響了掘進的快慢。在經坊煤礦掘進裝渣過程中，由于滲流水的作用，渣土與水結合形成泥漿，造成裝渣困難。經坊煤礦對裝渣剩余的泥漿派專人處理，采用帶裝斗的鐵鍬進行同步收集，放入機斗內。在掘進過程中，同步制作排水溝，將掘進頭出的滲流明水引進排出。

3.3 支護優化

對于錨噴支護中的錨桿施工進行優化，縮短鉆機打眼時間。具體為加大設備投入，多臺鉆機同時鉆眼，對工人進行培訓，提高操作水平，嚴格按照規范及方案施工，定時維護機具設備。人工立拱架的方式不僅強度高，而且時間占用較長，導致開挖效率低，經坊煤礦采用綜掘機向拱角兩側進行超挖，用混凝土填實來架立鋼拱架。

3.4 工序作業優化

將各工序盡可能地進行平行作業，使人員與機械設備有效地配合，可以大大加快施工進度。經坊煤礦通過對放樣測量與圍巖監測平行作業，渣土運輸與綜掘機掘進平行作業，臨時支護與永久支護平行作業等優化作業工序。

4 快速掘進管理措施探究

隨著井筒向下延伸，經坊煤礦各類地質條件逐漸復雜，掘進系統也變得復雜，難度增大。為了正?？焖俚鼐蜻M，需要進行科學的安排，制定準確的施工目標，優化施工方案，提出合理的管理措施。

在施工質量方面，需要制定施工質量控制標準，嚴格遵照執行，防止井筒出現坍塌等事故進而返修耽誤工期。在頂板控制管理方面，嚴格控制空頂距，防止冒頂事故，過斷層等特殊地層時應加強觀測，及時清理懸掛松散巖石。在施工制度方面，應嚴格實行連責追究制度、事故分析制度、質量評估制度、質量動態檢查制度、整改質量制度等。在機械設備管理方面，要制定設備管理控制制度，完善設備的控制體系，保證設備的性能及各配套設備的完好。在現場管理方面，制定班前會、交接班及安全生產責任制等生產制度，從行政、技術、經濟、安全教育和防突幾個方面設立約束機制，重點管理一通三防。

5 制約因素與對策分析

經坊煤礦斜井采用懸臂式巖巷掘進機機械化配套作業線，綜掘機為三一重裝生產的EBZ-200型巖巷綜掘機，錨桿鉆機型號為MQT-130，配備可伸縮皮帶輸送機（DTL80/15）等。通過主斜井的掘進過程分析，發現導致井筒掘進緩慢的主要原因有：井筒通風不足，皮帶輸送機和綜掘機經常故障，工人技術水平普遍較低，單個工序耗時太長等。

針對制約因素提出相應的改善對策，首先對機械設備加強維修保養管理，保證設備正常運行，通過培訓提高各工種的技能水平，制定工作激勵制度增加工作的積極性，嚴格執行通風管理制度。

6 改善效果及結論

在副斜井施工中，人員管理素質提升，工人技術水平提高，停機事件逐漸減少，掘進效率大步提升。井筒掘進最高日進尺20m，月最高進尺470m，創造了該地區斜井掘進速度記錄。該礦副斜井施工的巨大成功，為今后斜井綜合機械化掘進積累了寶貴的經驗和可靠的數據。