岩巷快速掘进技术的应用
本文作者(郑昆鹏 姜广建),请您在阅读本文时尊重作者版权。
摘要：巷道快速掘进就是采用合理的掘进破岩、装运和支护技术，科学管理施工各个工序，优化施工工艺，平行作业最大化，各个工序之间转换顺畅，使巷道施工技术和组织管理优势能够良好发挥。恒源煤矿通过改进传统的排矸运输方法，采用耙矸机后紧跟胶带输送机配合矸石地仓进行迎头排矸；采用“三掘三喷”施工工艺，优化劳动组织，确保各工序衔接、转换，保证生产组织的良性推进，实现了岩巷炮掘单进水平的提升。
关键词：岩巷快速掘进 矸石地仓应用 平行作业 劳动组织优化
1 工程概述
恒源煤矿是皖北煤电集团恒源煤电公司的生产矿井，1993年正式投产，设计生产能力240万t/a。随着煤矿的开采，逐渐向深部水平延伸，2011年，对二水平北翼采区及三水平延伸进行开拓施工。二水平北翼皮带机巷是恒源煤矿二水平北翼采区及三水平开采的主要运输巷，设计总工程量1110m。二水平北翼皮带机巷位于恒源煤矿二水平北翼，其巷道在六煤层顶板上20～60m范围左右岩层中施工，巷道在掘进过程中主要揭露的围岩为浅灰色细砂岩、深灰色泥岩、铝质泥岩和粉砂岩。巷道断面为直墙半圆拱断面、锚网梁喷支护，巷道断面规格为4200mm×3300mm，选用直径Φ20mm、L=2400mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆进行支护，锚杆间排距为800mm×800mm，误差不大于100mm。锚杆锚固力不小于80KN，预紧力不小于200N·m。
2 掘进快速工艺应用
2.1 快速出矸系统应用 排矸运输是掘进的一道重要工序，恒源煤矿的运输有人力推车、机车运输、绞车运输几种方式，一个循环的矸石量需排矸40～50车，运输量相当大，有的班大约安排三分之二的人力搞运输，应自二水平北翼皮带机巷至一水平副井口，运输环节战线长，运输的拐点多，转运环节多，其中一水平至二水平提升绞车及副井的提升能力限制，车皮供应严重不足，不能满足排矸使用。由于车皮供应影响，迎头当班矸石不能当班排完超成迎头矸石越积越多，超过安全规程规定，只有停头出矸，排矸运输严重制约掘进单进的提高。
针对二水平北翼皮带机巷的出矸系统进行优化，在二水平北翼皮带机斜巷内施工一地仓，矸石通过皮带机运输到地仓中，地仓可存储100t矸石，可储存生产单位一个圆班的矸石量，在地仓中的矸石通过耙矸机装货，矿车出矸，即出矸系统为迎头耙矸机→皮带机→地仓→耙矸机→矿车→电机车运输，改变了传统的绞车接力提升的出矸方式，从迎头到后运实现了全部机械化的扒装、运输。
2.1.1 地仓设计方案及技术施工要求 ①以二水平北翼皮带机联巷X9点前3.5m（平巷）至X10点前2m进行封闭，封闭段如附图所示。②封闭段采用11#工字钢作为立柱（每2m一个立柱），立柱上端采用顶板锚杆固定，立柱下端需挖柱窝，柱窝深度不低于300mm；立柱内侧采用木板进行封闭，木板的厚度不少于50mm，大板绑扎在立柱的内侧，大板的绑扎要牢固，采用8#铁丝双股绑扎，缝柱必扎；在大板的上方用长×宽=9000mm×1100mm的金属网与大板、立柱采用8#铁丝绑扎牢固，大板封闭的高度为1600mm，金属网封闭高度为1000mm。③地仓边缘距离轨道要留够安全距离，不妨碍以后进车，地仓边缘线距离轨道中心线不能小于950mm。
2.2施工工艺的改进
2.2.1 工艺流程。对传统的施工工艺流程进行细化、优化，科学组织，最大限度地进行平行作业。针对快速出矸系统的应用，由技术负责人现场跟班，优化工序间的衔接，摒弃窝工现象，测试优化后各工序的耗时。经试验测试将正规循环细化为“打上部眼（出矸）→耙下部矸→打下部眼（出矸）→打帮锚（出矸）→连线装药→爆破→初喷→打顶锚（出矸），完成该“八工序”视为完成1个小循环。
2.2.2 作业方式。改进传统的作业方式“一掘一锚，二掘一喷”（2个班掘进，1班刷帮和喷射混凝土成巷）改为“一掘一初喷 复喷”（3个班掘进，每班迎头作业与后部修整工序进行交叉平行作业，使耙矸机前的巷道一次成巷）。首先，每班利用地仓排净耙矸机前的矸石，实行多工序平行作业，打眼与装岩平行作业；打锚杆与出矸平行作业；清理底根、刷帮、帮锚与掘进平行作业；喷浆准备与掘进平行作业，喷浆与掘进平行作业；挖砌水沟、铺道与掘进平行作业。
每班完成“八工序”的1个小循环，小循环进尺1.6m～2.4m；每个圆班完成3个小循环，合计进尺5.0m～7.2m。小循环迎头拱部每排打顶锚杆7根，滞后迎头6排处进行帮部修整，两帮每排打3根帮锚杆（爆破前打帮锚杆、挂网）。爆破后，进行对巷道迎头及帮部修整处进行初喷，帮部以覆盖网片为宜。打设好迎头锚杆、挂网、上梁永久支护到掘进面时，进行巷道复喷作业。在掘进小循环良性推进下，每5天完成“挪移耙矸机、延设皮带机机尾”为1个大循环，大循环进尺25～35m。挪移耙矸机前，必须确保巷道成巷。
2.2.3 劳动组织。优化劳动组织，采用“三八”制作业方式，严格班班循环作业方式。在掘进过程中，充分利用时间和空间，每个循环内可同时施工的工序必须同时施工。每班出勤不低于15人，其中迎头6人，采用4台凿岩机进行打眼；帮部修整2人；耙矸机司机2人；皮带机司机1人；1人挖砌水沟；人力推车3人；喷浆作业时，人员进行交叉、合理安排。