阳煤一矿岩巷钻装机快速掘进技术与工艺研究

裴利星

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿，山西 阳泉 045008）

引言

随着瓦斯治理巷道的增加，阳煤一矿每年的岩巷掘进进尺量急剧增加，每年超过总进尺50%以上，近三年岩巷进尺量保持在17 000 m以上。由于岩巷施工机械化水平低，掘进效率和单进水平较低，影响了采掘衔接。为提高岩巷机械化水平，充分发挥成套化装备优势，提升岩巷掘进效率和单进水平，缓解回采工作面衔接紧张的局面，结合该矿的施工条件在北翼新补皮带巷进行了岩巷钻爆法快速掘进技术，对钻装机优化改进，为岩巷掘进创造了条件。

1 巷道概况

1.1 巷道概况

北翼新补皮带巷长度1 802 m，是解决北翼皮带运输能力不足设计的皮带运输大巷，巷道设计为矩形断面，毛宽4.7m，净宽4.5 m，毛高3.1m，净高3.0m，毛断面14.57 m2，净断面13.5 m2。

1.2 巷道岩性

北翼新补皮带巷为穿层巷道，该施工区域在掘进过程中揭露的煤岩层依次有：深灰色砂质泥岩、泥岩及浅灰色铝质泥岩厚10.49 m；灰白色细粒砂岩厚3.55 m；灰黑色砂质泥岩厚3.59 m；15号煤厚6.91 m；黑色泥岩厚1.09 m；深灰色石灰岩厚11.75 m。现工作面岩性为灰白色细砂岩，掌头及顶底板岩性相同。

1.3 支护形式

顶板采用“锚索+金属网+钢带+喷浆”联合支护，顶部一排布置6根21.6 mm×4200 mm钢绞线，间距860 mm，排距900 mm；两帮采用“锚杆+金属网+喷浆”联合支护，每帮布置3根Φ20 mm×2 000 mm螺纹钢锚杆，排距均为900 mm。

2 设备介绍

CMZY1-80/12型钻装机（以下简称“钻装机”）是一种集钻孔、装运、喷雾灭尘于一体的多功能设备。主要用于炮采工作面，适用坡度为±14°，后配套转载设备选用皮带转载机。钻装机在液压、电气系统控制下，精确配合，协调一致，可实现机械化钻眼和装煤作业。技术参数见表1。

表1 钻装机组主要技术参数表

3 配套方案设计

现场采用钻装机施工炮眼，配合皮带机联合运输，人工用锚杆钻机进行顶帮支护的作业方式。爆破时，钻装机后退至安全距离以外；装渣作业时，钻装机组进行装载，工作面支护作业时利用钻装机挖掘臂托起网片顶至巷道顶部，起到临时支护作用后人工进行工作面锚网支护。该方案在提高机械化作业水平、减轻工人劳动强度的同时能最大限度地进行平行作业，提高巷道掘进单进进尺。

4 快速掘进方案

4.1 爆破方案优化

针对北翼新补皮带巷在爆破过程中的问题，通过现场调研、现场地应力测试、实验室试验、爆破智能专家设计系统计算等，并结合现场实际情况，提出全断面一次起爆爆破方案，优化爆破炮孔布置图如图1所示，爆破采用串联连接方式，正向结构装药，使用煤矿许用3号乳化炸药和毫秒延期电雷管，相应的爆破参数表见表2。

图1 爆破炮孔布置图（单位：mm）

表2 爆破作业图表

4.2 进尺完成情况

2018年10月，钻装机在北翼新补皮带安装完成后开始使用，钻装机在新补皮带巷机头段共施工进尺800 m，月均进尺110 m，最高月进125 m。

4.3 爆破效果

通过对采用优化后爆破方案，单循环进尺达到1.8 m以上，炮眼利用率达到到96%；新爆破方案有效降低了爆破后岩石大块率，较原来降低60%以上；缩短了爆破抛矸的距离，基本控制在钻装机安全范围内，避免由于爆破飞石对设备的破坏。巷道超挖量控制在100 mm之内，同时优化爆破参数、支护参数和施工工艺。

试验期间，在工作面全部砂岩，施工2.0 m炮眼的条件下，钻装机钻眼用时2 min，爆破进尺保持在1.8 m以上，出矸用时40 min。当班能完成1.5个循环，每日完成3个循环，进度5 m左右，见表3试验情况对比表。

表3 试验情况对比表

4.4 设备改造情况

2018年10月，在北翼新补皮带巷完成了钻装机的安装工作后，钻装机开始运行。由于桥式装载机桥架重心不稳，将桥架上井，重新对底回轮和支撑转动轴进行改进，同时在井下对钻装机小溜龙门架提高150 mm，对升降油缸加装碰撞挡板，还对钻装机机尾处和桥式转载机的连接装置进行改进，加大接触面，增加稳固度。同年12月底设备基本改造完成，继续进行试验。

5 结论

1）提升循环进度。通过调整炮眼布置，优化爆破参数，循环进度由1.5 m提高至1.8 m，日提升进度0.6 m，减少硬岩大矸量。通过提升炮眼利用率达到96%，有效降低了爆破后岩石大块率，降低了爆破抛矸的距离，避免了爆破飞石对设备的破坏。

2）钻眼效率高。在岩性为砂岩、钻孔深度2.0 m的条件下，风钻钻眼0.3 m/min，钻装机钻眼1 m/min。钻装一体机钻眼速度是YT-29型风钻的3倍。且用工人数少，钻眼时按两部YT-29型风钻需4人，钻装机仅需2人。

3）现场作业安全坏境明显改善。钻装机钻眼过程中操作人员距离迎头4 m，杜绝打眼过程中掌头片帮伤人事故。由于皮带机尾跑道长，现场有8组跑道约24 m，钻装机退机距离远，基本上消除了放炮对设备的损伤，提高了放炮进尺效率。

4）二运机尾采用缓冲床设置，有效避免了矸石对皮带的损伤，同时杜绝了矸石摔落伤人事故。

5）钻机操作视线较差。因钻机布置在设备右侧，操作台布置在设备左侧，钻孔作业时操作人员视线较差，需有人辅助指挥定位；运输槽机构设计不完善，表现为铲板窄、耙斗容积小，耙斗臂短，运行辐射范围受限，导致出矸能力受制约。

6 结语

通过岩巷钻装机配套钻爆法快速掘进技术与施工工艺研究，优化工作面爆破方案，推广机械化钻装机组，整体提升了岩巷掘进效率，为岩巷高效掘进创造了条件，保证了矿井采掘接替平衡。