王曉東

（平頂山天安煤業(yè)股份十礦，河南平頂山 467000）

新型液壓鑿巖設(shè)備在巖巷掘進(jìn)中研究與應(yīng)用

王曉東

（平頂山天安煤業(yè)股份十礦，河南平頂山 467000）

隨礦井開采水平延伸，作業(yè)條件日趨困難，運(yùn)距遠(yuǎn)、瓦斯大、工作面溫度高、壓力大等因素限制著煤巖巷掘進(jìn)工作面的進(jìn)度，而且?guī)r巷施工機(jī)械化程度底、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率底，造成了十礦采掘接替、水平接替緊張。為確保礦井正常的生產(chǎn)，依靠科技進(jìn)步，提高開拓工作面的機(jī)械化裝備，來加快巖巷的掘進(jìn)速度，緩解、礦井接替緊張的局面，成了十礦首要解決的問題。

液壓；爆破；深孔；掘進(jìn)

1 工程概況

三水平戊組軌道下山，施工長度1 678m，掘進(jìn)斷面：16.24m2；施工坡度8°下山；采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿為Φ20× 2 200mm等強(qiáng)樹脂錨桿，間排距700mm×700mm，全斷面掛網(wǎng)，網(wǎng)規(guī)格：2 900mm×900mm，網(wǎng)孔80mm×80mm，網(wǎng)間壓茬100mm，噴厚100mm；巷道位于戊8煤老頂砂巖中，巖石強(qiáng)度系數(shù)f=6～8。

2 問題研究與分析

2.1 原施工鑿巖方式

打眼機(jī)具：YT-24型手扶氣腿式風(fēng)鉆配中空六方鉆桿打掘進(jìn)炮眼，風(fēng)動(dòng)錨索機(jī)和YT-24型手扶氣腿式風(fēng)鉆相結(jié)合打錨桿眼，力矩或風(fēng)動(dòng)扳手緊固錨桿。

裝載機(jī)具：采用30KW耙斗機(jī)與人工相結(jié)合的方式進(jìn)行盤、裝渣，JD-25KW絞車提升。

爆破：光面爆破，孔深1.5米，楔型掏槽，煤礦安全三級(jí)乳化炸藥爆破，1-5段毫秒電雷管起爆。

2.2 原施工工藝

勞動(dòng)組織：采用“三、八”工作制，中午穿插一噴漿班組織施工。

表1 原施工方案勞動(dòng)組織表

施工工序：接班——查找隱患、敲邦問頂——打下部掘進(jìn)眼——裝藥、灑水、爆破——通風(fēng)、灑水、敲邦問頂——出、盤碴——延中心、腰線、畫巷道輪廓線——打頂錨桿眼、鋪頂網(wǎng)上錨桿——打上部掘進(jìn)眼——出、盤碴——打幫錨桿眼、鋪幫網(wǎng)上錨桿——驗(yàn)收交班。

2.3 原施工工藝存在的問題

（1）YT-24手扶氣腿式風(fēng)鉆打眼，轉(zhuǎn)速慢、沖擊小、打眼速度慢、作業(yè)噪聲大、震動(dòng)大，打眼作業(yè)時(shí)間長，作業(yè)環(huán)境差。在破碎帶、下山掘進(jìn)中排屑不暢，易夾釬，拔釬困難，職工體力強(qiáng)度大。在打眼過程中，迎頭打眼、扶鉆人員共需7人，用人較多。且在扎釬認(rèn)眼時(shí)，扶鉆人員距工作面較近，易造成片幫掉矸傷人事故，安全系數(shù)低。

（2）采用YT-24手扶氣腿式風(fēng)鉆打眼時(shí)，因轉(zhuǎn)速低、沖擊小及隨打眼深度而導(dǎo)致的功率衰減等原因，造成打眼時(shí)間長、單循環(huán)進(jìn)度小。一般打一個(gè)眼深1.5米的炮眼需10分鐘，打全斷面眼需5小時(shí)，占一個(gè)班作業(yè)時(shí)間的60%，單循環(huán)進(jìn)度為1.3米左右。

（3）耙斗機(jī)盤、出渣，職工在操作時(shí)耙子方位、角度不易掌握，兩幫根本耙不到位，常需人工手鎬、鐵鍬輔助作業(yè)。在平巷道時(shí)，需多次頻繁調(diào)整導(dǎo)向輪，變更耙取方位，費(fèi)時(shí)、耗力；在出渣時(shí)，為減少頻繁移導(dǎo)向輪，職工一般將耙子固定在一處集中耙取，導(dǎo)致巷道底板遭到破壞，易滲水，造成巷道后期易底鼓。

因耙斗機(jī)耙渣不到位，在掘進(jìn)常采取丟底掘進(jìn)，即：掘進(jìn)高度為設(shè)計(jì)的2/3-3/4，循環(huán)進(jìn)度降為1.0m，掘進(jìn)至移動(dòng)耙斗機(jī)位置后，再回頭進(jìn)行臥底至設(shè)計(jì)高度，月度進(jìn)尺一般為50m左右。嚴(yán)重制約了單循環(huán)進(jìn)度和工程掘進(jìn)速度，延長了工程施工時(shí)間。且巷道上部與臥底的接茬部位錨網(wǎng)支護(hù)銜接不實(shí)，易出現(xiàn)漿體“兩張皮”等質(zhì)量問題。常出現(xiàn)前面掘進(jìn)，后面漿體開裂現(xiàn)象，需重新修復(fù)，造成掘進(jìn)速度更加緩慢。

3 機(jī)械化巖巷掘進(jìn)作業(yè)線施工組織方案

十礦三水平戊組軌道下山（掘進(jìn)斷面：16.24m2）引進(jìn)了全液壓掘進(jìn)鉆車和ZCT-60全液壓側(cè)卸式裝巖機(jī)，組建了巖巷機(jī)械化作業(yè)隊(duì)伍，根據(jù)設(shè)備性能編制了工程施工組織設(shè)計(jì)和作業(yè)規(guī)程。

3.1 機(jī)械化設(shè)備技術(shù)參數(shù)簡(jiǎn)介

CMJ17全液壓鉆車：外形尺寸（l×b×h）=7 200×1 100× 1 650mm(解體后最長為4 000mm)；鉆孔直徑：Φ42mm；鉆孔深：2 130mm；鉆速：0.8～2m/min；總重：8T；總功率：45kw；爬坡能力：14°；最小轉(zhuǎn)彎半徑：6m。

ZCY-60側(cè)裝機(jī)：外形尺寸（l×b×h）=4 508×1 742×2 350mm（最寬為鏟斗1 741mm）；鏟斗容積：0.6m3；最大卸載高度：1 650mm；最大卸載角度：55°；最大臥底深度：600mm；爬坡能力：160；總功率：45kw；總重：3.9T。

3.2 根據(jù)設(shè)備性能合理選擇施工參數(shù)

3.2.1 炮眼布置

表2 掏槽方式對(duì)比表

炮眼孔深：全液壓鉆車最大孔深2 130mm，掏槽眼應(yīng)較其它眼深200mm，特定掘進(jìn)眼孔深1 900mm，掏槽眼孔深為最大鉆孔深即2 130mm。

影響掘進(jìn)進(jìn)尺的關(guān)鍵因素是掏槽爆破，其作用是形成掏腔，為后繼爆破創(chuàng)造自由面和破碎補(bǔ)償空間。為取得最佳爆破效果和提高炮眼利用率，必須選擇合適的掏槽方式。掏槽方式對(duì)比見表2。

3.2.2 裝運(yùn)渣

側(cè)裝機(jī)裝渣需來回導(dǎo)渣裝運(yùn)，為提高裝渣效率、減少職工體力勞動(dòng)強(qiáng)度。通過滑架工藝吊掛電纜，改進(jìn)鉆車、側(cè)裝機(jī)電纜拖動(dòng)方法，采用在鉆車和側(cè)裝機(jī)運(yùn)動(dòng)區(qū)間的巷道頂側(cè)部，打4根錨桿（前2根，后2根）懸掛兩根4分鋼絲繩，鋼絲繩用卡子固定在錨桿上，鉆車和側(cè)裝機(jī)的電纜用滑輪分別吊掛在鋼絲繩上電纜隨著鉆車和側(cè)裝機(jī)的移動(dòng)而自動(dòng)沿鋼絲繩移動(dòng)，兩臺(tái)車僅需安排1～2人看護(hù)電纜，不但解決了電纜拖地磨損和人工拖動(dòng)電纜問題，而且減少了用工，杜絕了軋電纜現(xiàn)象，而且保證了安全，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)線安全連續(xù)作業(yè)。

軌道距迎頭5-8米并隨掘進(jìn)工作的推進(jìn)而前移，以減少側(cè)裝機(jī)裝渣時(shí)的折回距離，提高裝渣速度；拆JD-25KW絞車，安JD-75KW，實(shí)現(xiàn)單鉤提升二臺(tái)礦車，減少提升循環(huán)，加快出渣速度。

3.2.3 勞動(dòng)組織

正規(guī)循環(huán)作業(yè)，一次施工全高。機(jī)械化作業(yè)單循環(huán)進(jìn)度高，每循環(huán)錨網(wǎng)支護(hù)及出渣量大，八小時(shí)工作制一個(gè)班完不成一個(gè)正規(guī)作業(yè)循環(huán)的所有程序。特變更原“三、八”制，中間穿插一噴漿班勞動(dòng)組織，為“二、九”制，中間穿插一噴漿班勞動(dòng)組織。實(shí)現(xiàn)一個(gè)班一個(gè)正規(guī)循環(huán)的“二掘、二錨、一噴”施工工藝。減少用工，增加正規(guī)循環(huán)數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)。

3.3 機(jī)械化巖巷施工組織方案確定

3.3.1 施工方式

采用CMJ17液壓鉆車配長2 330mm中空六棱釬桿打掘進(jìn)眼；光面爆破，孔深1 900mm，楔型掏槽，煤礦安全水膠炸藥爆破，1-5段毫秒電雷管起爆；ZCT-60全液壓側(cè)卸式裝巖機(jī)裝渣，安裝電纜滑道自動(dòng)伸縮電纜，3T礦車運(yùn)輸，JD-75型絞車單鉤提升兩臺(tái)礦車；YT-24風(fēng)鉆與錨索機(jī)相結(jié)合打錨桿眼，力矩或風(fēng)動(dòng)扳手緊固錨桿。

3.3.2 施工工藝

勞動(dòng)組織：采用“二、九”制，中間穿插一噴漿班勞動(dòng)組織。

施工工藝：“二掘、二錨、一噴”施工工藝。

施工工序：接班——查找隱患、敲邦問頂——延中心、腰線、畫巷道輪廓線——打掘進(jìn)眼——裝藥、灑水、爆破——通風(fēng)、灑水、敲邦問頂——打頂錨桿眼、鋪頂網(wǎng)上錨桿與出迎頭向后5m以外渣平行作業(yè)——出迎頭渣——打幫錨桿眼、鋪幫網(wǎng)上錨桿——驗(yàn)收交班。

表3 機(jī)械化作業(yè)勞動(dòng)組織表

3.3.3 管理制度

（1）嚴(yán)格作風(fēng)建設(shè)，隊(duì)干部跟班到點(diǎn)，隊(duì)兩級(jí)管理層排定跟班表，做到與普通職工同上同下，抓關(guān)鍵，盯重點(diǎn)。

（2）強(qiáng)化技術(shù)管理，認(rèn)真調(diào)研每道工序時(shí)間，做好寫實(shí)工作制定詳細(xì)的工序分解表，指定小班質(zhì)檢員現(xiàn)場(chǎng)寫實(shí)，一個(gè)圓班匯總一次，技術(shù)主管主抓，同時(shí)分析原因，制定措施，跟蹤追查。

（3）提高班隊(duì)長在施工現(xiàn)場(chǎng)的管理能力，縮短工序轉(zhuǎn)換時(shí)間，明確班長、隊(duì)長崗位職責(zé)，明確工作重點(diǎn)，嚴(yán)格按照循環(huán)圖表施工。

（4）發(fā)揚(yáng)傳、幫、帶的精神，嚴(yán)格要求師傅帶好徒弟，凡每個(gè)師傅一個(gè)月帶出一個(gè)好徒弟，給于師傅獎(jiǎng)勵(lì)300元。

（5）嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)“兩規(guī)范”的操作行為管理。針對(duì)新設(shè)備、新工藝特點(diǎn)，制定管理細(xì)則，規(guī)范管理員管理行為規(guī)范普通職工操作行為。

（6）加大施工定額激勵(lì)機(jī)制，完善定額補(bǔ)充到位，制定新的小班評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，做到與新工藝相符合。

（7）開展青工比學(xué)趕超的勞動(dòng)竟賽，促進(jìn)學(xué)技術(shù)，提高生產(chǎn)技能。

（8）加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理，同時(shí)制定合理的勞動(dòng)制度保證出勤。

（9）開展中深孔爆破項(xiàng)目部制定中深孔爆破管理辦法，指定責(zé)任人，循環(huán)進(jìn)度，獎(jiǎng)罰內(nèi)容，做到嚴(yán)格執(zhí)行。

4 工業(yè)性試驗(yàn)

十礦三水平戊組軌道下山組建巖巷機(jī)械化隊(duì)伍以來，逐步的優(yōu)化工程施工組織方案，總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)，大大地提高了巖巷月均掘進(jìn)速度，找到了緩解本礦水平接替緊張的局面?，F(xiàn)在，下山施工實(shí)現(xiàn)了一次施工全高；施工人員由原來的81人，減少至58人；單循環(huán)進(jìn)度由原來的1.3-1.4m，提高到1.7-1.8m；月正規(guī)作業(yè)循環(huán)數(shù)由原來的45個(gè)，增加到了50-55個(gè)；月均掘進(jìn)由原來的50m左右，提高到了85m左右；降低了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了施工人員的體力消耗。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

表4 機(jī)械化作業(yè)與非機(jī)械化作業(yè)工作效率對(duì)比表

技術(shù)效果分析：

（1）一次可施工巷道全高，改變了原來下山丟底施工的缺點(diǎn)，保證了一次成巷，有利于巷道成型，避免了丟底施工時(shí)，上下段支護(hù)銜接不牢的缺點(diǎn)，增加了支護(hù)效果。

（2）提高了巖巷單進(jìn)水平，全液壓鉆車可鉆孔深2 130mm，單循環(huán)進(jìn)度為1.8米，而YT-24風(fēng)鉆打掘進(jìn)眼一般為1 500mm，單循環(huán)進(jìn)度只有1.3米左右，單循環(huán)進(jìn)度增加了0.5m。

（3）液壓鉆車鉆速：0.8～2m/min，在巖石強(qiáng)度系數(shù)f=6～8的巷道中打眼，平均2-3分鐘打一個(gè)眼（孔深2 100mm），而在相同的條件下YT-24風(fēng)鉆需10-15分鐘，功效提高了5倍。

（4）全液壓鉆車鉆臂長4.0米，且鉆車本身帶有扶釬器，在扎釬不用專派人員進(jìn)行扶釬，避免了采用YT-24風(fēng)鉆打眼，在扎釬時(shí)震落迎頭危巖砸傷扶釬人員，保障了施工人員的安全。

（5）采用鉆車及配套側(cè)裝機(jī)施工，當(dāng)班崩落的渣當(dāng)班出凈，且采用液壓為動(dòng)力，噪音較小。改善了現(xiàn)場(chǎng)施工的環(huán)境，有利于施工人員全身心組織生產(chǎn)工作。

（6）采用YT-24風(fēng)鉆施工，因功率較小，迎頭需三臺(tái)鉆同時(shí)作業(yè)，打眼工、扶釬工及觀山人員最少需7人。而采用液壓鉆車只需鉆車司機(jī)及觀山人員，共兩人，減少了用工，提高了功效，節(jié)約了工資成本。

（7）采用鉆車及配套側(cè)裝機(jī)施工，打眼、出渣全為機(jī)械化，大大減輕了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（8）節(jié)約能源：用液壓鑿巖鉆車鉆孔只用一臺(tái)功率為55kw的電機(jī)，用風(fēng)鉆鉆孔至少需要四臺(tái)風(fēng)鉆，每臺(tái)風(fēng)鉆的耗氣量按70L/S計(jì)算，則四臺(tái)風(fēng)鉆耗氣量為33 600L/min，要滿足如此大的耗氣量，需要電機(jī)功率為250kw的空壓機(jī)供氣由此可知，在相同的工作量下，風(fēng)動(dòng)鑿巖是液壓鑿巖耗電量的6倍，故液壓鑿巖可比風(fēng)動(dòng)鑿巖節(jié)約能源。

5 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析報(bào)告

巖巷掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線在十礦應(yīng)用取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

社會(huì)效益：

全液壓鉆車，臂長4 000mm，扎釬、打眼、退釬全為機(jī)械化，減輕了施工人員的體力消耗，降低了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了扎釬時(shí)迎頭片渣砸人事故，確保了安全生產(chǎn)。

經(jīng)濟(jì)效益：

（1）組建機(jī)械化作業(yè)線，改原來的“三、八”制為“二、九”制勞動(dòng)組織，施工人員由原來的81人減少至58人，減少了23人。一人按月工資6 000元計(jì)算，一年共可以節(jié)約工資成本1 656 000元。

（2）自從使用巖巷機(jī)械化作業(yè)線以來，單循環(huán)進(jìn)度由原來的1.3-1.4m，提高到1.7-1.8m；月正規(guī)作業(yè)循環(huán)數(shù)由原來的45個(gè)，增加到了50-55個(gè)；月均掘進(jìn)由原來的50m左右，提高到了85m左右。大大的提高了巖巷月均掘進(jìn)速度。三水平戊組軌道全長1 678m，采用YT-24風(fēng)鉆打眼、30KW耙斗機(jī)出渣，月進(jìn)度50m算需施工34個(gè)月方能完工。采用機(jī)械化作業(yè)線月進(jìn)度按85m算需施工20個(gè)月便可完工，可縮短工期14個(gè)月。按礦對(duì)承包區(qū)隊(duì)人均月承包工資6 000元/人計(jì)算，節(jié)約工資成本6 552 000元。按一個(gè)采面月出煤30 000噸，可實(shí)現(xiàn)提前出產(chǎn)原煤420 000噸，提前獲得效益3 444萬元（噸煤凈效益按82元）。

6 結(jié)束語

巖巷機(jī)械化掘進(jìn)作業(yè)線，最大限度地提高機(jī)械化裝備水平，始終把降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率作為組織工作的總方針。通過優(yōu)化施工工藝，科學(xué)合理調(diào)配施工工序，實(shí)現(xiàn)了減員增產(chǎn)，對(duì)于井下實(shí)現(xiàn)巖巷快速掘進(jìn)有一定的推廣價(jià)值。

王曉東（1984.11—），男，助理工程師，技術(shù)副隊(duì)長，本科學(xué)歷，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，現(xiàn)從事區(qū)隊(duì)技術(shù)管理工作。

TD421

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1003-5168(2014)04-0082-03