9110胶带顺槽半煤岩巷道掘进技术研究.pdf

42/矿业装备 MINING EQUIPMENT工 艺0 引言随着矿井综合机械化水平不断提升，煤炭开采速度及产量等均明显增加，但是煤炭回采中巷道掘进速度未能与煤炭开采速度相配备，矿井普遍面临采掘接替紧张问题1-2。由于煤层硬度较小，在条件满足时矿井普遍采用综合机械化掘进，当掘进岩巷时由于岩层硬度大，普遍采用钻爆法掘进，掘进效率及掘进进尺较低3-4。薄煤层开采时，为保证采面运输、通风以及行人等需要，巷道掘进期时往往需要破顶或者破底掘进，由于岩体硬度较大，导致巷道掘进效率较低5-7。盖州煤矿 9110 胶带顺槽为半煤岩巷道，为实现巷道快速掘进，提出采用钻爆法+综掘法掘进巷道，具体通过钻爆法降低岩体强度为后续综掘机破煤岩创造良好条件，通过综掘法发挥综掘机在破煤岩、装载方面优势，提高破煤岩及装载效率，从而实现巷道快速掘进。文中就对 9110 胶带顺槽采用的掘进技术进行分析探讨，以期为其他矿井类似半煤岩巷道快速掘进工作开展提供经验借鉴。1 工程概况盖州煤矿 9110 胶带顺槽掘进工作面位于 9#煤层。该巷道开口位置位于一采区东翼辅助运输巷 980m（巷道东帮）处，9110 胶带顺槽设计长度 1530m，近水平巷道巷道设计长度 1530m，断面为矩形断面，宽 4.8m，高2.8m，断面积 13.44m2。9#煤层位于太原组中下部 K5 灰岩之下约 25m，上距 3#煤层底板平均为 30m，直接顶为0.51m 的灰岩，具体顶底板岩性参数见表 1 所示。9#煤层厚 1.41.6m，平均 1.5m，煤层结构简单，硬度系数=35。由于9#煤顶板大部赋存K4灰岩上分层，厚度0.41m不等，底板为粉砂岩，硬度大于 7。9110 胶带顺槽掘沿煤层底板破顶掘进，掘进期间采用 FBD-No7.1/237 局部通风机（功率为 237kw，660/1140V）+800mm10m的柔性胶质抗静电阻燃强力风筒供风，通风量为1060m3/min。由于 9#煤层顶板灰岩硬度大，采用综掘机切割困难，为实现巷道快速掘进并降低综掘机磨损程度，提出采用钻爆法降低顶板灰岩强度及完整性，后用综掘机破岩、装岩。2 巷道掘进技术9110 胶带顺槽采用震动炮-综掘机破岩、装岩、胶带输送机（刮板输送机）运煤(矸)、锚网(索)联合支护，掘支单行，全断面一次成巷。9110胶带顺槽半煤岩巷道掘进技术研究赵波（晋能控股晋城公司盖州煤业，山西高平 048400）摘要：9110 胶带顺槽为半煤巷道，巷道上部为坚硬的灰岩、下部为煤层，若采用单一的炮掘或者综掘方式，均不同程度面临掘进效率低、设备磨损程度严重、工作人员劳动强度大等问题。依据 9110 胶带顺槽现场情况，提出采用钻爆法降低顶板灰岩强度及完整性，后用综掘机破岩、装岩，对爆破及综掘机截割、装载等技术方案进行分析，针对掘进期间粉尘产生量大问题给出具体防尘措施。现场应用后，9110 胶带顺槽掘进进尺平均可达到14.4m/d，实现了快速掘进，同时可有效降低工作人员劳动强度及综掘设备磨损。关键词：巷道掘进；半煤岩巷道；综掘机；钻爆法表1 9#煤层顶底板岩性 名称岩石类别 厚度/m岩性特征老顶砂质泥岩3.5浅灰色，粉细粒结构，薄层状构造，水平层理发育，节理较发育直接顶 K4上灰岩0.51灰白色，粉晶结构，块状构造，局部有溶蚀现象，偶见黄色水锈面，节理、裂隙较发育，局部夹有薄层泥岩煤9#煤1.5以亮煤为主，次为暗煤，夹镜煤条带，块状，节理发育直接底粉砂岩1.95灰黄色，粉细粒结构，层状构造，水平层节理较发育老底K4下灰岩4.09灰白色，粉晶结构，块状构造，局部有溶蚀现象，偶见黄色水锈面，节理、裂隙较发育，局部夹有薄层泥岩2023.8 矿业装备/43每班开始施工前先检查现场顶板情况是否完好，支护是否有效，确认没有安全隐患后方可开工。开工前，由地测科标定巷道中线，安设激光指向仪，确保巷道走向正确。施工顺序：交接班安全检查(四位一体安全确认)打炮眼、支护帮松动爆破(装药爆破通风)安全检查开机准备割煤(进刀割、装、运矸)退机安全检查敲帮问顶临时支护锚网索支护收临时支护清理浮煤(延长刮板、胶带输送机)安全检查。2.1 爆破破岩钻爆法工艺流程：钻眼前准备标眼钻眼检查瓦斯洒水消尘装药联线检查瓦斯、支护情况洒水消尘撤人放警戒爆破检查瓦斯及爆破效果洒水消尘敲帮问顶。炮眼使用 YT-28 型凿岩机，配合风钻钻杆（H222600）、金刚石一字钻头（42mm）进行钻孔施工；FD100D-A 型发爆器发爆。巷道松动爆破施工按图 1 所示进行布眼（局部灰岩厚度变厚或变薄时适当增减炮眼个数但一次爆破所用的最大炸药量不得超过16.8kg）。爆破采用一次装药，一次爆破的方法，炮眼呈单排眼布置 6 个（局部灰岩厚度变厚或变薄时，适当增减炮眼个数，但一次爆破所用的最大炸药量不得超过16.8kg），采用正向装药结构，串联式联线方式，使用煤矿许用毫秒延期电雷管、炸药采用煤矿许用二级乳化炸药。采用水泡泥、炮泥封口，规范充填，具体炮眼结构见图 2 所示。2.2 截割、装载与运输2.2.1 截割9110 胶带顺槽净断面为 4.8m2.8m，掘进断面 15m2。爆破作业为松动爆破，采用压入式通风，最大绝对瓦斯涌出量为：0.43m3/min，属于低瓦斯矿井，为综掘机创造有利条件。针对 9110 胶带顺槽掘进区域内岩体性质，选用 EBZ-200A 悬臂式掘进机掘进，具体采用的掘进机技术参数见表 2 所示，截割轨迹见图 3 所示，综掘机截割顺序按照由下向上、由中间向两帮方向进行，具体依次按照、轨迹顺序截割。2.2.2 装载与运输9110 胶带顺槽采用 EBZ200A 型掘进机割煤、装煤（矸）。在掘进初期 100m 范围内通过 EBZ-200A 型掘进机割煤、装煤，把煤运送至 SGB-620/40T 型刮板输送机、DSJ-80/40/275 可伸缩胶带输送机上，通过一采区东翼胶带巷 DSJ-100/70/2160 胶带输送机。然后，把煤运送至 9#煤胶带大巷 DTL/100/70/132 胶带输送机上，经煤仓由主斜井 DTL/100/21/110 胶带输送机运至地面（开口前 30m 范围采用防爆铲车运输煤、矸）。图1 松动爆破炮眼布置示意图图2 炮眼结构图3 综掘机截割路线a 正视图c 俯视图b 侧视图表2 EBZ-200A悬臂式掘进机技术参数长宽高/mm总重/t 供电电压/V 截割范围/mm 生产能力/(m3/min)总功率/kW 截齿消耗/(个/m)齿座消耗/(个/m)液压油消耗/(L/m)1044032001720581140高4460，宽57604.2 3010.20.010.644/矿业装备 MINING EQUIPMENT工 艺设备、材料等采用防爆柴油无轨胶轮车（WCJ2E）运输，在地面装好后，从副斜井入井，经过 9#煤辅助运输大巷、一采区东翼辅运巷，运送至 9110 胶带顺槽掘进工作面。2.3 综合防尘9110 胶带顺槽采用钻爆法降低综掘机破顶难度，由于爆破期间作业人员均在安全范围之外，爆破产生的粉尘会随风流扩散，对掘进作业人员影响较小；但是EBZ200A 型掘进机截割、装载过程中作业人员均在掘进迎头，同时在截割煤岩时会产生大量粉尘，因此需针对性进行防尘。9110 胶带顺槽防尘水源源于地面 500m3静压水池和1800m3 矿井水处理水池。水压水量均能满足要求，通过主斜井、1 号联巷、回风大巷、2 号联巷、辅助运输大巷等安装 D160 防尘主管路供水，工作面采用直径为D110 静压水管，并在管路上安装过滤器、保证水质清洁。2.3.1 转载喷雾各转载点要有喷雾洒水设施，根据煤的干湿度调整水量大小，避免煤尘不飞扬；运输转载点须有喷雾设施，连接喷嘴设施时，必须连接阀门、过滤器、喷雾设施、管路接头，三通不得有流线性漏水，阀门位于人行道侧；喷嘴在转载点上 4050cm 处，且喷嘴必须正对转载出煤点；所有喷雾必须呈雾状、不得滴水成线。2.3.2 净化喷雾在开口位置下风侧 1015m 设置一道全断面风流净化水幕；掘进超过 100m 时，在巷道内设两道全断面风流净化水幕，第一道水幕距迎头为 30m，第二道水幕与第一道水幕间距 15m,距工作面回风口 50m 范围内设置一道净化水幕，且能封闭全断面，喷嘴必须有不小于45的迎风角，并保证使用正常，雾化良好；由于工作面存在松动爆破作业，距工作面 1020m 范围内安装一道爆破喷雾，在爆破期间打开使用。净化水幕水管：水管的长度不得小于巷道宽度20cm；水管要安装在距顶板不超过 30cm 的位置；水管的两端各安装一个喷嘴，其余喷嘴间距 3040cm。喷嘴的方向：净化水幕喷嘴安装方向迎向风流方向；喷嘴方向要略向下与巷道顶板成 45。净化水幕装置必须雾化效果良好。2.3.3 爆破除尘爆破作业期间坚持湿式钻孔，水炮泥封炮孔；工作面必须有洒水消尘设备，放炮时距工作面 15m 范围内放炮喷雾及回风巷水幕必须开启，爆破前后 30m 范围内巷道周边、出煤时必须进行洒水，无水或无水炮泥时不准装药爆破。2.3.4 掘进防尘掘进机喷雾降尘，内喷雾装置不小于 2MPa，外喷雾装置不小于 4MPa，如果内外喷雾装置不能正常使用，应当使用与综掘机联动联控的除降尘装置；加强通风，保证局部通风机风筒出口距工作面迎头的距离不大于 5m，掘进机开始割煤前必须将除尘设施全部投入使用；作业队组要随时冲洗工作面及所属巷道内积尘，并及时清除各种设备上的积尘，距工作面 50m 范围内每班必须冲洗一次，确保巷道内无粉尘堆积。3 结束语9110 胶带顺槽综合采用炮掘、综掘掘进工艺，通过在顶板灰岩中布置炮眼进行爆破，可有效降低掘进机截割破岩难度及摩擦程度；采用 EBZ200A 型掘进机割煤、装煤（矸）可实现机械化截割、装载，大幅提高掘进效率并降低作业人员劳动强度；同时，在掘进过程中采用综合防尘技术，可有效改善掘进现场环境质量。9110 胶带顺槽采用多循环形式，每班预计两个循环，单循环进尺为 2.4m，日进度 14.4m，巷道耗时 107d 即可完成掘进，可为采面早日投产赢取时间。参考文献1 曹凤前.半煤岩巷道快速掘进技术分析J.能源与节能,2021(5):28-29.2 康萌.下峪口煤矿半煤岩巷道爆破掘进技术试验研究 J.陕西煤炭,2020,39(5):48-51.3 郭志军.煤矿井下半煤岩巷道的掘进爆破技术研究 J.中国石油和化工标准与质量,2020,40(13):247-248.4 王龙.大同矿区“两硬”半煤岩巷道快速掘进技术 J.煤,2019,28(11):74-75.5 云小龙.凉水井煤矿半煤岩巷道掘进技术研究 D.徐州:中国矿业大学,2019.6 杨振振.煤矿井下半煤岩巷道的掘进爆破技术研究 J.黑龙江科学,2018,9(16):80-81.7 刘俊龙.煤及半煤岩巷道掘进设备技术发展概况与思考J.机械管理开发,2017,32(5):141-142。