李艮桥 薛华俊 薛俊龙

(1.中煤第一建设有限公司工程技术部，河北邯郸 056002;2.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083)

0 引言

煤矿井巷是煤矿人员出入和煤炭资源运输的重要通道，所以使井巷工程快速掘进成为煤矿高效生产的关键技术。随着煤矿井巷断面和长度的不断增大，人工掘巷的速度已经远远不能满足现代化大型煤矿生产建设的需求，运用综合机械化配套设施进行井巷掘进已经势在必行。井巷工程的综合机械化施工，不仅能实现井巷快速掘进，而且能减轻工人劳动强度，实现矿井长治久安［1-5］。

1 工程及地质概况

禾草沟煤矿副斜井井筒基岩段长1533.7 m，倾角6°，垂深186.7 m，井筒净宽5.5 m，净高4.35 m，净断面积20.7 m2，属于大断面超长斜井。主要穿过地层为:第四系、上更新统马兰组、第四系中更新统离石组、新近系静乐组、中侏罗统直罗组、中侏罗统延安组、下侏罗统富县组、上三叠统瓦窑堡组、上三叠统永坪组，地层地质构造复杂。

2 综合机械化施工工艺

2.1 综合机械化配套设备

根据禾草沟煤矿副斜井井筒工程特征和地质条件，考虑所采用的施工方法，选用的主要综合机械化配套设施有:EBZ318H型综掘机1台、DSJ80/2×90型皮带运输机1套、YT-28型凿岩机3台、MQT-130型气动锚杆机2台、ZQS-50型气动手持式锚杆机2台、PZ-5B型喷浆机2台、HBMD25/7.5-37S型混凝土输送泵1台、JS750型搅拌站1套、WC3.0型无轨胶轮车4台、GA110-8.5型压风机2台、FQW25-70型气动排水泵4台、YBJ-600G型激光指向仪1台等。

2.2 掘进工艺

禾草沟煤矿副斜井井筒采用由三一重装生产的大功率EBZ318H型掘进机，其主要技术指标如表1所示。

表1 EBZ318H型掘进机主要技术指标及参数

掘进机切割落岩程序:首先在工作面进行掏槽，掏槽位置一般在工作面的中下部，掘进机逐步向前移动，切割头切入工作面(岩石)一定深度;然后停止机器移动，使铲板紧贴工作面底板作为前支点，机尾的后支撑也同样贴紧底板，作为后支点，以提高机器在切割过程中的稳定性;最后再摆动悬臂，切割头切落出整个巷道的岩石。掘进机每次截深距离为1.6 m。切割顺序如图1所示。

图1 综掘机切割岩石顺序示意图

2.3 出矸

在掘进机后面安装DSJ 80/2×90型胶带输送机，掘进机的二运在皮带机尾上铺设有轨道，掘进机在工作时矸石通过二运运至胶带输送机，然后通过输送机运至副斜井井口。

2.4 支护

掘进机每掘够一个循环长度后，首先进行敲帮问顶安全检查，再根据井筒围岩的稳定性，进行支护。斜井井筒顶部锚杆(锚索)施工采用 MQT-130型锚杆机、φ19 mm中空六角钢钎杆、φ32 mm合金刚钻头钻锚杆(索)眼;帮部锚杆使用YT-28型凿岩机，φ22 mm中空六角钢钻杆，φ32 mm“一”字形合金钢钻头钻眼。锚杆眼深2400 mm(锚索眼深7900 mm)，间排距800 mm×800 mm(锚索间排距1600 mm×2400 mm)。眼深满足要求时，铺设金属网，然后安装锚杆，并采用PZ-5B型喷浆机喷混凝土，喷混凝土强度等级为C20，喷厚120 mm;巷道砌碹混凝土强度等级为C30，铺底混凝土强度等级为C20。

2.5 辅助系统

2.5.1 压风系统

根据井筒掘进各设备的耗风量，确定在地面布置2台GA110-8.5型空压机压风，总供风能力为40 m3/min。

2.5.2 排水系统

工作面采用风泵排水至井筒内临时水仓，水仓至地面采用MD46-50×4型卧泵将水排至地面。井筒敷设φ108×4 mm排水管一趟，排水管路吊挂在巷道一侧。

2.5.3 供水系统

为满足锚杆(索)施工、喷浆和综掘机掘进喷雾用水，在井筒敷设一趟φ57×3.5 mm的供水管，地面设置加压水泵向工作面供水，以保证各机具的正常用水。

2.5.4 通风系统

为了保证工作面的风量充足，通风布置方式采用“长压、短抽”混合方式。副斜井井筒长度在1000 m以内时，主导通风机(压入式)选择2台 FBDNO7.1/2×45型对旋风机，选用一套φ1000 mm PVC阻燃风筒，风筒采用锚杆铅丝悬挂，风机安设在井口20 m以外的安全地点;在掘进机后方安设湿式除尘器，除尘器配套风机采用抽出式，湿式除尘器配套FBDCNO6.3/2×15 kW局扇配φ600 mm负压风筒，进风口距工作面迎头2 m～5 m，出风口距工作面25 m～35 m。

2.5.5 综合防尘系统

在地面修建水池，井筒内敷设供水管路(兼作防尘管)，管路上每50 m设置洒水三通，安设洒水或喷雾设施。并派专人定期冲洗巷道，保持巷道无积尘。对井下掘进工作面、回风流、卸载点进行喷雾洒水，净化风流。

3 劳动组织和设备管理

井筒掘进采用“四八交叉制”掘喷平行循环作业方式组织施工，三掘一喷。每个掘进班组循环进尺2.4 m，圆班循环进尺为7.2 m，正规循环率85%，每月平均进尺为153 m。每个班组作业前，保证各种配套施工设备完好和有备用，以便损坏时，设备能及时修复或更换，每个工序结束时要及时检修设备。

4 施工进度

禾草沟副斜井井筒自进入基岩段施工以来，各项工作都正常开展，未发生过任何安全事故，实现斜井的安全快速掘进，经济效益和社会效益明显，施工进度如表2所示。由表2可得，禾草沟副斜井井筒开挖月平均进尺为153 m，最高月进尺为227 m。

表2 禾草沟副斜井井筒施工进度表

5 结语

1)禾草沟煤矿大断面超长斜井采用综合机械化配套施工，改变了传统的钻眼爆破掘进工艺，实现了斜井的安全快速掘进，取得了最高月进227 m的好成绩，并大大减轻了工人的劳动强度，减少了施工对围岩的扰动与破坏，光面成型好，有利于支护，对其他大断面超长斜井施工极具借鉴意义。

2)小功率掘进机一般在煤巷或半煤岩中掘进效率较高，在岩石巷道或硬岩中不能发挥较大作用。EBZ318H型大功率掘进机专门针对岩石巷道研发，在硬岩中掘进效果明显，但配件消耗量较大，需经常进行维护保养。

［1］马金录，王成恩，卢新华.立井井筒机械化配套快速施工技术［J］.煤炭科技，2011(1):74-75.

［2］张 赫.煤矿综合机械化快速掘进［J］.科技创新导报，2009(32):34.

［3］刘正茂.浅谈综合机械化在煤矿开采上的应用［J］.中小企业管理与科技，2009(16):242.

［4］肖东兴，张五一.深井软岩岩巷综合机械化快速施工及支护技术［J］.中国矿山工程，2011，40(5):47-50.

［5］赵永年，张斗斤.岩巷机械化快速掘进技术在九里山矿的应用［J］.中州煤炭，2011(1):52-54.