馬 力

（皖北煤電集團(tuán)，安徽 宿州 234000）

1 工程背景

皖北煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司恒源煤礦Ⅱ634機(jī)巷位于Ⅱ634 工作面下部，預(yù)計標(biāo)高-693.7～-743m，平均傾角2.5°。巷道施工范圍內(nèi)對應(yīng)地表標(biāo)高為+30.7～ +32.4m，地勢較為平坦，主要為耕地，無其他建筑物，預(yù)計掘進(jìn)對此無影響。Ⅱ634 機(jī)巷布置在 6 煤層中跟頂板施工，據(jù)已施工的Ⅱ633 機(jī)巷、Ⅱ632 機(jī)巷、Ⅱ632 風(fēng)巷掘進(jìn)過程中資料分析，巷道在掘進(jìn)期間揭露的巖層主要為泥巖及細(xì)砂巖、粉砂巖。II634 機(jī)巷主要采用 EBZ-160 掘進(jìn)機(jī)破巖（特殊情況采用打眼放炮）、配合 SDJ-80 膠帶輸送機(jī)聯(lián)合出矸，激光指向儀定向，錨梁網(wǎng)索支護(hù)，如圖1。

2 影響快速掘進(jìn)的因素分析

根據(jù)對II634 機(jī)巷掘進(jìn)現(xiàn)場跟班調(diào)研，在1個作業(yè)循環(huán)中，支護(hù)時間占循環(huán)總時間的50%～67%，掘進(jìn)時間占17%～34%，工作準(zhǔn)備時間及機(jī)械故障時間占10%～15%。其中支護(hù)和掘進(jìn)是影響 II634 機(jī)巷快速掘進(jìn)的關(guān)鍵因素，鉆孔效率已經(jīng)達(dá)到瓶頸期，主要表現(xiàn)在：

（1）錨桿支護(hù)前占用時間較長。班組間交接時間長，準(zhǔn)備工作和臨時支護(hù)用時多。

（2）錨桿支護(hù)整體時間長。在整個掘進(jìn)施工過程中，錨桿支護(hù)是掘、運(yùn)、支主要環(huán)節(jié)的重要影響因素，主要有：① 機(jī)掘巷道成形效果不好，打眼過程中出現(xiàn)跑鉆現(xiàn)象。錨桿支護(hù)斷面多為矩形，頂幫不平整也是影響打眼速度的主要因素之一；②安裝頂、幫錨桿施工不能平行作業(yè)。掘進(jìn)施工中，頂、幫錨桿在同一輪廓線上，并要求緊跟迎頭，頂、幫打眼安裝過程相互影響，如：有時頂板錨桿施工45min，幫錨桿施工 70min，由于相互影響，平行作業(yè)時間小于 25min； ③ 職工操作不熟練，安裝錨桿用時太長；④ 幫鉆桿太長，當(dāng)兩幫同時打眼會相互影響。重復(fù)安裝錨桿現(xiàn)象較多，在攪拌不好或錨固失效的情況下要補(bǔ)打，延長了時間。同時用風(fēng)鉆機(jī)械擰緊螺絲時往往預(yù)緊力不符合設(shè)計要求，需要用手動工具擰緊。

（3）掘、支不平衡，工作面掘進(jìn)機(jī)割煤時間通常占17%～34%，而打錨桿支護(hù)時間需占50%～67%，掘進(jìn)快而支護(hù)慢。這種矛盾隨著掘進(jìn)機(jī)截割功率不斷增大、截割能力不斷增強(qiáng)更加突出。

（4）在掘進(jìn)過程中，現(xiàn)場降塵措施效果不良，能見度低，對掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的視線造成影響，拖延掘進(jìn)速度。煤礦普遍采用噴霧形式降塵，但是現(xiàn)場效果不盡如人意。

（5）作業(yè)人員對設(shè)備的操作熟練程度和維護(hù)檢修能力有局限性，也是影響煤巷快速掘進(jìn)的因素。

圖1 Ⅱ634機(jī)巷支護(hù)斷面圖

3 掘進(jìn)影響因素權(quán)重計算與結(jié)果分析

3.1 一級指標(biāo)重要度比較

對皖北煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司所屬煤礦傳統(tǒng)煤巷掘進(jìn)評價目標(biāo)的一級指標(biāo)進(jìn)行重要度比較，結(jié)果如表1 所示。

表1 一級指標(biāo)重要度的比較結(jié)果

根據(jù)表1傳統(tǒng)煤巷掘進(jìn)方式的組織成分構(gòu)建判斷矩陣A為：

用“和積法”計算權(quán)重向量：

（1）將 A 的每一列元素作歸一化得A'：

（2）將歸一化后的判斷矩陣按列相加得w'：

（3）對w'作歸一化得其最大特征向量w：

（4）計算A的最大特征根λmax

（5）進(jìn)行一致性檢驗：

當(dāng)n=6時，RI=1.12則

由此可得，判斷矩陣通過一致性檢驗，說明此權(quán)重值具有可行性。

3.2 二級指標(biāo)要素權(quán)重計算

（1）設(shè)備問題F

設(shè)備問題中依據(jù)層次分析法建立判斷矩陣如下：

表2 設(shè)備問題有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果

（2）技術(shù)問題T

技術(shù)問題中依據(jù)層次分析法建立判斷矩陣如下：

表3 技術(shù)問題有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果

（3）管理問題M

管理問題中依據(jù)層次分析法建立判斷矩陣如下：

表4 管理問題有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果

（4）組織問題O

組織問題中依據(jù)層次分析法建立判斷矩陣如下：

表5 組織問題有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果

（5）地質(zhì)條件G

地質(zhì)條件中依據(jù)層次分析法建立判斷矩陣如下：

表6 地質(zhì)條件有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果

（6）二級指標(biāo)一致性檢驗

為了保持決策者做成對比較的一致性，我們要對指標(biāo)進(jìn)行一致性檢驗，其計 算步驟如下。

① 設(shè)備問題

將成對比較矩陣中的每一列與該列所對應(yīng)的系數(shù)相乘，然后再相加，得到一 個向量“加權(quán)值”

將上面所得加權(quán)值向量除以每個標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先級。

設(shè)備選型：0.947/0.32=2.959375

設(shè)備匹配：0.789/0.26=3.034615385

設(shè)備銜接：1.263/0.42=3.007142857

將以上數(shù)據(jù)求平均值，用A1表示。

進(jìn)而通過以下公式計算一致性指標(biāo)（CI）

其中N為比較項的個數(shù)。

把數(shù)據(jù)代入得：

引入平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，RI的值取決于該比較項的個數(shù)。通過查表可得當(dāng)N=3 時，RI=0.53，則一致性指標(biāo)為：

證明設(shè)備問題判斷矩陣具有滿意的一致性。

② 技術(shù)問題

同上，引入RI=0.53，則一致性指標(biāo)為：

證明技術(shù)問題判斷矩陣具有滿意的一致性。

③ 管理問題

同上，引入RI=0.53，則一致性指標(biāo)為：

證明管理問題判斷矩陣具有滿意的一致性。

④ 組織問題

同上，引入RI=0.53，則一致性指標(biāo)為：

證明組織問題判斷矩陣具有滿意的一致性。

⑤ 地質(zhì)條件

把數(shù)據(jù)代入得：

同上，引入RI=0.53，則一致性指標(biāo)為：

證明地質(zhì)條件判斷矩陣具有滿意的一致性。

4 掘進(jìn)影響因素等級評定

通過一致性檢驗可以看出，進(jìn)行成對比較的設(shè)計是符合要求的，進(jìn)而我們以此對每種影響因素進(jìn)行綜合的等級評定。計算過程如下：

（1）傳統(tǒng)煤巷掘進(jìn)可行性總值的計算

依據(jù)煤巷傳統(tǒng)掘進(jìn)評價體系各相關(guān)因素的權(quán)重值形成表7，并依據(jù)如下公式對煤巷傳統(tǒng)掘進(jìn)可行性總值T總進(jìn)行計算：

表7 煤巷傳統(tǒng)掘進(jìn)評價結(jié)果匯總表

（2）傳統(tǒng)煤巷掘進(jìn)評價級別的設(shè)立和劃分

本文依據(jù)評價總值的范圍將其分為四個等級，如表8所示。

表8 煤巷傳統(tǒng)掘進(jìn)評價等級劃分

（3）傳統(tǒng)煤巷掘進(jìn)等級評定

根據(jù)影響煤巷快速掘進(jìn)因素構(gòu)建的評價模型，結(jié)合皖北煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司煤礦實際情況，對各個影響因素予以賦值，并通過計算最后得出煤巷掘進(jìn)可行性評價總值，如表9所示。

表9 皖北集團(tuán)所屬煤礦煤巷掘進(jìn)評價結(jié)果匯總表

（4）評價結(jié)果與分析

最終求得皖北煤電煤礦煤巷掘進(jìn)可行性評價總值T總=0.84401919。根據(jù)煤巷掘進(jìn)評價級別劃分可知，煤巷掘進(jìn)方案實施是完全可行的。將設(shè)備問題F、技術(shù)問題T、管理問題M、組織問題O、地質(zhì)條件G五個因素進(jìn)行重要度排序依次為：組織問題O＞設(shè)備問題F＞地質(zhì)條件G＞管理問題M＞技術(shù)問題T。

5 結(jié)論

（1）分析獲得了II643機(jī)巷快速掘進(jìn)存在的主要問題：掘快支慢、支前準(zhǔn)備和臨時支護(hù)時間長、掘進(jìn)現(xiàn)場粉塵降塵效果不良、操作人員的技術(shù)水平局限性。

（2）采用層次分析法計算分析了一級指標(biāo)組織管理F、支護(hù)工藝T、地質(zhì)條件M、施工工藝G、施工裝備G五個方面對二級指標(biāo)設(shè)備問題F、技術(shù)問題T、管理問題M 、組織問題O、地質(zhì)條件G進(jìn)行了一致性檢驗，表明各影響因素權(quán)重值可行，煤巷掘進(jìn)可行性評價總值T總=0.84401919，結(jié)果表明煤巷掘進(jìn)方案是可行的。

（3）分析獲得了影響煤巷掘進(jìn)的五個因素重要度排序依次是：組織問題O＞設(shè)備問題F＞地質(zhì)條件G＞管理問題M＞技術(shù)問題T。