大倾角巷道快速综掘技术研究及应用分析
时间：2023-03-03 16:20:05 来源：千叶帆 本文已影响人
黄 龙
（中鼎国际工程有限责任公司，江西 南昌 330000）
现在，国内对资源与能源的需要量增加，有不少煤矿所处的模式是深部开采，很多矿井当对下部的煤层进行开采时，均要实施延深固有井筒或新掘井筒、暗井，上面几种方法的任意一种均要把岩石穿透才能至可采煤层。现在，岩石的巷道掘进技术包括重型悬臂式掘进机掘进技术与全液压钻车掘进技术，后者主要是支护、爆破、钻眼等工艺，可是爆破与钻眼巷道会是比较差的成型、对支护效果有影响，有安全隐患存在，并且不易管理、使用与审批爆破的材料；
前者是把单体锚杆机和掘进机在作业时相互配合来进行支护、掘进等，即为综合机械化掘进，就全液压钻车掘进技术来说，目前，全岩重型悬臂式掘进机掘进技术在这个阶段的实用型比较强，可以普遍使用，可是重型悬臂式掘进机根本无法满足全部岩石的巷道掘进工程，更高技术的掘进技术必然会取代之前的巷道掘进技术，这是必然的。在某矿中的8号煤层内，由于可采的储量剩余的不多，由于要确保矿井能够接续生产，那么开拓延深就是必然的，在设计延深时，把固有的主斜井延深至13号煤层，在水平方向的标高是+790.000m。在本文中，对存在于煤矿岩巷大倾角综掘机掘进技术的问题与相应的解决办法进行了阐述[1]。
1.1 巷道的特征
在某矿的主斜井延深巷道中，其地形是黄土峁梁、地表大部分是沟壑的，洗煤厂存在垫渣路的排砰场的道路和巷道的分布几乎是平行的。在主斜井延深的穿层岩巷是8#～13#，形成的倾角是+16°，掘进巷道的宽度与高度分别是4.7m、4.05m，拱形断面是半圆形的，而且有231.2m的掘进长度；
综掘工艺被用于掘进工艺中。
1.2 巷道施工的措施
第一步要从8号煤层中掘进出措施巷，一直把措施巷掘进至13号煤层中所设计的主斜井底数的见煤点，然后在从该位置继续向山上掘进，掘进角度是16°，一直贯通到固有主斜井，根据设计中的有关要求，要截割成巷的次数必须是一次，图1为地质剖面图。
图1 地质剖面图
1.3 掘进机型号的选择
在选择掘进机械时，对型号进行选择的依据是一定要满足掘进的效率、地质条件、巷道所具有的特征等方面的要求，按照上面几项要求，来对掘进设备进行选择，而且选择的是现在在我国普遍使用的综掘机，选择的掘进机的型号是EBZ-260H，该型号的掘进机不管在功率、重量方面，还是在倾角方面是最合适本工程的。自设备中的有关参数中能够得知，型号是EZB-260H的综掘机可以使巷道掘进的所有要求得到满足，可是在掘进主斜井延深巷道时，依然有困难与问题存在，通过不断的尝试与探索来进行优化，才能顺利使该工程竣工。
2.1 设备重量和巷道倾角问题
上山16°是巷道倾角，配套的有关设备与机身的重量。现在，巷道由于要对倾角与长度之间的问题进行平衡，通常所选取的倾角是16°。可是当对巷道进行上山掘进过程中，由于巷道倾角就会导致掘进机的重力有比较大的向下分力，这样就会造成综掘机不易前进。当停稳综掘机之后，就要马上进刀截割，当进行进刀时，有阻力产生于截割臂，就会导致其重力向下分力和阻力叠加在一起，这个力就会造成机组无法前进、乃至后退，就会威胁综掘机的安全。关于此类状况，一定要把机组不易前进的问题解决掉。
2.2 巷道底板与水相遇软化的问题
巷道底板中的岩石由于有水淋到顶板、喷雾、冲尘等状况会和水相遇，之后就会有软化发生，当掘进机前进时就会有打滑现象发生。当打通岩石巷道之后，不少岩石巷道的顶板均有淋水状况，是非常普遍的，由于长时间淋水、就会有淋水淋至巷道底板中的岩石内，就会软化岩石。而且上坡的坡度不小，比较重的机身，当综掘机履带在底板的岩石中行走时，由于底板与履带的硬度都比较大，且较为光滑，在底板与履带和水相遇之后，就会大幅度降低其摩擦力，就会有打滑现象出现在机组中，乃至发生下滑后退。
2.3 防止巷道的粉尘的问题
由于岩石巷道中有比较大的粉尘，就会影响工人的视线，就会对巷道的成型效果有影响。因为岩石有比较大的硬度系数，通常选取的技术是炮掘。可炮掘没有较高的效率，不能满足生产需求，由于掘进机的不断发展，在掘进岩石巷道时通常会选取掘进机，当提高效率时，就会增加粉尘占有量，有的地方乃至于是3g/m3，而且还有很高的二氧化硅，极易导致工人有尘肺疾病发生。而且，当施工巷道中，会有很多粉尘产生，那样就会降低工人的视线，能见度极低，当掘进机截割时，司机一般会凭借经验来操作，当支护工在对支护材料进行准备时，由于视线较低，就会使发生工伤的几率增加，会使掘进巷道的进度下降，所以，防治粉尘同样也是建设岩石巷道所要解决的主要问题[2]。
3.1 台阶式掘进机身的措施
当对坡度的上山进行掘进时，掘进工艺使用的是“台阶式”。经过观察EBZ-260H中的有关参数能够得知，掘进机掘进时的最大角度是16°，若倾角在16°以上就会增加打滑几率。在现场，就试着把方木垫在履带之下，来把底板和掘进机履带之间的摩擦力增大来解决此问题，可是，此类方法会对方木产生浪费、有压力作用于方木就会使方木破碎，这样就使出渣更加困难，当方木被压碎支护，就会使机组难以前进，就不能使优势成效显示出来，无法使现场施工的效率提高的要求得到满足。以此为基础，来选取的掘进工艺是“台阶式”，“台阶”在此处的意义并不是把巷道底板截割为台阶，由于把底板截割为台阶无法确保根据设计来掘进坡度，是把延伸掘进机的后支撑，一直延伸至最大限度，让其后面所处的状态是悬空，落矸与枕木被人工垫至掘进机之后的履带底部，让机身处在台阶状形成，尤其为后支撑一定要牢固，让掘进机本身拥有的倾角变小，此时，掘进机在不长的距离中就能正常行走了。把两排作为1个循环，1排的距离大概是0.9m，而且循环进尺是1.8m，真正的截割在2m以上，由于要确保1个班循环的次数在2个以上，所以就能明确台阶长度在5～7m左右，图2为台阶式截割示意图。
图2 台阶式截割示意图
3.2 防煤矸石滚落伤人措施
关于安全措施使用到大坡度机掘中。第一步要做的就是在截割过程中有掉落的岩块这一问题进行解决，否则就会对清理掘进机左右两边渣的人员的生命安全产生影响。下面就是所采取的措施：当掘进机把巷道除下部之外部分结束截割之后，就会有清渣人员把履带两边的渣清除干净，由于在对上部进行截割时极易有矸石产生，而且矸石的块比较大。在把除下部之外的部分截割结束之后，就要马上对履带两边的块岩进行清理，这样就能使滚动的概率下降；
当对除下部之外的部分进行截割时，若是没有躲避硐时，清渣人员一定要站在其行人侧，而且还把木板直接挡在双脚与双腿之前，并且木板的规格是厚度为0.05m、宽度是0.5m，高1m，避免双腿与双脚被滚动的岩石与煤块所砸伤。第二步就为对滚渣的运输可以后配套胶带的问题，因为当综掘机进行上坡时，较高的二运胶带，所以就要把隔离护网安装在胶带的两边，而且隔离护网的高度是0.6m，避免胶带中的岩石与煤飞落下来把人伤到。把挡煤板安装在胶带机头的卸煤点处，而且挡煤板的用途是加工废旧的胶带，废旧的胶带会把落点位置滚动的岩石与煤进行阻挡，使岩石与煤矿的飞滚降低。第三步就是在进行生产时，留在工作面的就只有留煤机的司机，别的作业人员在走进安全区域中，在有施工人员或检查人员未作业时，如出渣、支护等，一定要在停机前先打铃。当检修与施工过程中，一定要把警示标志设立好。
3.3 避免胶带下滑的措施
用胶带来对机尾进行固定，避免胶带发生下滑。掘进机会对所延伸的胶带进行牵引，此时就能把阻止掘进机向前进的力加大，由于要把掘进机的阻力降低，在每次结束延伸机尾之后，就要马上把帮锚索施工到巷道的两帮，而且每边1根，每个帮锚索的规格是∅21.6mm×4m，把2条40t的刮板链与胶带机尾进行连接，所起到的作用是拉伸，10t的手拉葫芦会把帮锚索与40t刮板链连接起来，在胶带机尾被掘进机拉至设计位置之后，链条的长度的调整可以由手拉葫芦来实现，然后在对机尾进行固定，避免有下滑发生。而且，关于淋水发生在巷道顶板，就会软化岩石，进而使掘进机后退或打滑，继而使胶带运输机产生下滑，把铁片制作成漏斗，发生淋水的巷道的下面吊挂上铁漏斗，把流管与其连接，然后把水引流至排水管内，使底板中的水量降低，当软化底板岩石的程度比较高时，就要对防滑履带进行更换、把防滑齿加焊到掘进机的后支撑处。
3.4 防治粉尘和不易运输材料的措施
对不易运输支护材料与粉尘的问题进行解决。工人的人身安全、健康与施工质量受粉尘的影响很大，若想把这个问题解决好，可以使用的办法为把除尘风机安装在掘进机中，该方法能够使粉尘下降，而且把防爆灯安装于掘进机的前面，防爆灯具有较强的明亮度，能够把视线的能见度提高。能够把岩石巷道中较大的粉尘、工人较差的视线等问题进行解决。把喷雾增大这一方法是不建议使用的，那是由于把喷雾增大，就能把巷道底板逐渐变成泥。而且，在运输支护材料时，使用的全部是人工，斜坡与打滑的路面使工人无法行走，那么能够把临时的扶手安装到巷道的人行一侧的帮部，而且临时扶手是尼龙绳的和底板的距离是1.2m，把临时台阶施工到巷道的底板中，这样几乎能够把对支护材料用人工运输时走路打滑问题解决好[3]。
当实施大倾角岩石巷道过程中，当作业时，掘进设备发挥着重要的作用，可是在掘进大倾角时，也会有不少的问题存在，会对掘进作业安全与效率有很大的影响。比方说，倾角比较大与有水存在于巷道在加上配套的设备与机身的重量都不轻，那么就会导致掘进机掘进时极易有打滑状况出现，危险性比较大。而且，当掘进机掘进时，一定会有很多粉尘产生，就会对施工的质量与工人的人身健康产生影响。关于上面所讲的问题，能够选取的掘进工艺是“台阶式”上山，这样能够把机身的倾角降低，当停止综掘机时，一定要升起后支撑，把切割头放在地上，进而可以把综掘机的稳定性提高；
把喷雾减小、把漏斗增设可以把巷道底板发生泥化的现象降低；
对除尘风机进行安装，能够把工作面中的粉尘尽快排出去，对防爆强光灯进行安装，能够把视线的能见度增加，经过上面所讲的技术手段，能够把工作的效率与安全性提高。
