张献波

（晋能控股煤业集团 晋中公司，山西 晋中 030600）

传统的岩巷掘进采用钻爆的方式，存在进尺低、劳动强度大等问题[1-3]。因此，近年来，岩石掘进施工采用综掘施工工艺已在国内部分矿井得到推广应用[4-6]。紫金煤业随着采区巷道的不断延伸，岩巷掘进工程量逐步增加。为提高岩巷掘进速度，2019年紫金煤业在6煤回风下山（岩巷）开始使用EBZ-260综掘机进行岩巷掘进，施工期间通过改进截割方式、支护方式、运输系统，实现平行作业，获得了成功。在此基础上，为使综掘施工作业线能适应紫金煤业岩石掘进的需要，扩大岩巷综掘使用范围，提高岩巷掘进速度，降低巷道成本，以岩巷综掘机为主配套的快速掘进作业线将在全矿岩巷掘进工作面全面推广。

1 概 况

1.1 巷道情况

晋能控股集团紫金矿6煤回风下山岩巷段掘进工作面布置于6号煤轨道石门南部，东部紧邻6号煤运输下山，西部为6号煤层二采区，南部为6号煤层四采区，北部为6号煤回风上山岩巷。

巷道设计长度380 m，布置于6号煤底板砂岩中，距6号煤层底板7～10 m，围岩大多是细砂岩、泥岩等，岩石硬度系数f=4～5，该巷道整体为一北高南低的单斜构造形态，岩层倾角2°～6°下山，地质构造不太发育，可能揭露小型隐伏构造。

1.2 钻爆法存在的问题

紫金矿目前岩巷掘进采用的是钻爆法，即打眼放炮的方式破岩。该方法对地质条件的适应性较强，但施工环节多，需要打眼、装药、放炮等，工人劳动强度高，掘进速度慢，另外放炮后粉尘较大，作业环境差。并且放炮破岩对围岩的扰动大，容易发生冒顶，存在一定的安全隐患。因此，为提高掘进速度，减轻工人劳动强度，决定在6煤回风下山进行综掘机岩巷掘进的现场实验。

2 综掘机设备配套及工艺

2.1 主要设备

回风下山掘进工作面的主要设备见表1。

表1 回风下山岩巷段主要设备Table1 Main equipment of return airdownhill rock roadway section

EBZ-260掘进机的尺寸为10 850 mm×3 600 mm×1 820 mm（长×宽×高），总重为58 t，最大掘进段为5 700 mm×4 500 mm（长×宽），最大生产能力为4 m3/min。

2.2 主要工艺

在6煤回风下山（岩巷）掘进中，岩巷综掘机作业线的设备配套形式为EBZ-260型综掘机掘进出矸，矸石转移到胶带输送机上，经工作面胶带输送机运至储矸仓，再利用耙斗装岩机从储矸仓装矸到矿车，最后利用电机车运至副立井升井；锚杆支护后喷浆成巷。

3 巷道支护

3.1 临时支护

综掘机按照循环方式截割完成后进行临时支护，利用综掘机加装的机载超前支护装置，对顶板进行临时支护，以便顶板安全管理和锚杆的施工。

3.2 永久支护方案

6煤回风下山在正常地质条件下，采用锚喷支护，支护方案如图1所示。经过特殊地质条件时，采用有腿U型钢可缩支架与喷浆联合支护形式。

图1 回风下山永久支护方案Fig.1 Permanent support scheme for return air downhill

锚杆为φ22 mm，L2 000 mm高强螺纹钢锚杆，间排距850 mm×800 mm，K2360树脂锚固剂锚固；锚索直径为17.8 mm，长度6 300 mm，钻孔深度6 000 mm，每个断面布置5根。锚杆索支护完成后进行喷浆，喷浆厚度为150 mmm，喷射混凝土标号不低于C25。

3.3 支护工序

（1）打锚杆眼前必须标定锚杆间排距眼位，打拱部锚杆时必须由外向里、由中间向两边，先施工完中间锚杆后，再依次由中间向两侧交叉施工。打帮锚杆时按从上到下的顺序进行。帮顶锚杆施工严格按巷道支护布置图要求进行施工。

（2）锚杆安装工艺流程：帮、顶处理浮石—顶板临时支护—测量宽度，定中心眼位—施工中心眼—装药卷—安锚杆—搅拌药卷—紧固锚杆。

（3）拱部锚杆与两帮锚杆施工顺序：先施工拱部锚杆，两帮锚杆滞后拱部锚杆不超过6排。

3.4 喷浆工艺

（1）喷浆前，施工人员要用高压水将巷道壁上的粉尘冲洗干净。

（2）喷浆要严格按照下列顺序进行操作：

开始前送风、送水、开电机、供料；停止时停料、停电机、停水、停风。

（3）喷浆前搅拌混凝土，要严格按比例进行搅拌，喷射砼应采用潮喷或湿喷，不得干喷。

（4）喷浆时，喷浆工要掌握好喷头处水管的出水量，不得过湿或过干。

（5）喷射混凝土要控制好喷层厚度，喷射分段逐次喷射，达到设计厚度要求。

（6）喷浆时，喷浆管必须摆直，上料要均匀，上料不得混入杂物。

（7）喷射时由下向上分段作业，先喷凹处，后喷凸处，喷嘴垂直于喷面，喷射距离在0.8～1.2 m，轨迹直径10～20 cm。

（8）严格按比例配料，保证工程质量，喷射要均匀，无裂隙，无“穿裙”、“赤脚”。无干斑、无流淌、粘着力强、回弹料少，一次喷射混凝土厚度要达到40～60 mm。

4 使用效果

4.1 巷道变形情况

综掘机掘进后，间隔50 m设置测站，对巷道表面位移进行观测，观测结果如图2所示。

图2 巷道变形观测结果Fig.2 Deformation observation results

由图2可以看出，回风下山采用综掘机掘进，由于对围岩的扰动小，成巷15 d左右巷道变形达到稳定。巷道顶板最终下沉量为30 mm，两帮收敛量为15 mm。

4.2 社会效益

（1）巷道掘进速度有了大幅度提高。回风下山采用掘进机以后，日最大进尺为8 m，平均进尺为5.6 m，月进尺在150 m以上，是炮掘速度的2倍。

（2）降低了劳动强度。采用岩巷掘进机后，所有掘进工艺实现机械化，降低了工人的劳动强度，并且提高了安全系数。

（3）减少了用工。炮掘时需要打眼、装药等工序，并且需要安排专门的放炮员，采用综掘机以后，每班减少用工3人，月减少用工270人。

4.3 经济效益

综掘机掘进中的消耗品主要为截齿和燃油费，以及人工费和电费等，合计为4 256.8元/m，采用炮掘施工中主要的消耗品为炸药、雷管以及人工费等，合计为6 579.1元/m。回风下山岩巷段的长度为380 m，共节省费用88万元。

5 结 语

紫金矿在6煤回风下山施工中使用综掘机掘进岩巷，显著降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，并且对岩石的扰动小，巷道稳定，取得了较好的经济和社会效益。EBZ-260型综掘机的破岩能力强，稳定性好，实现了机械化生产作业，可适用于大断面、长距离的岩巷掘进，具有较高的推广应用前景。