綜掘巖巷高效優(yōu)質(zhì)施工探討
大興礦? 李? 廣 ????
摘 要: 通過在大興礦N2-1203底板瓦斯道掘進(jìn)工作面使用EBZ-260型綜掘機(jī)、雙160KW電機(jī)1米變頻阻燃皮帶和梭式礦車擴(kuò)容等技術(shù)改造下,面對著防突打鉆、層位探孔、煤矸分運(yùn)、運(yùn)輸系統(tǒng)長、設(shè)備檢修工程量大以及幫頂破碎等制約因素;經(jīng)過合理組織,精細(xì)檢修設(shè)備,實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)綜掘巖巷月進(jìn)尺313米,刷新了集團(tuán)公司巖石巷道單月最高記錄。切實(shí)解決了大興礦“一面兩巖巷”制約生產(chǎn)接續(xù)的重大難題,為綜掘巖巷優(yōu)質(zhì)施工總結(jié)出一套高效的管理方法。
關(guān)鍵詞:綜掘 高效 優(yōu)質(zhì)
1 問題的提出
面對日益緊張的采掘接續(xù)現(xiàn)狀,為了更好的保障采掘生產(chǎn)接續(xù),針對大興礦特殊的地質(zhì)條件、防突打鉆、層位探孔、煤矸分運(yùn)以及幫頂支護(hù)破碎補(bǔ)強(qiáng)以及“一面四巷”防突治理模式等制約因素,工程量的增加和不可預(yù)見性給正常的采掘接續(xù)帶來了一定的困難,因此切實(shí)的解決可能會影響施工進(jìn)度的不利因素,做到科技創(chuàng)新、集思廣益,總結(jié)完善綜掘巖巷高效優(yōu)質(zhì)施工方法,從而保障采掘接續(xù)的有序進(jìn)行。
2 工作面概況
大興礦N2-1203底板瓦斯道全長1691m。本工作面為12煤層首采工作面,四周均未采動。該巷道用途是為N2-1203工作面采取穿層消突采區(qū)打鉆。位于大興礦-600水平、井下標(biāo)高-690~-630m。工作面地表北部為興隆屯村,已動遷;南部為大孤榆樹村;東西部為農(nóng)田地。工作面地表為采煤沉陷區(qū),該積水區(qū)在回采9煤層時(shí)已進(jìn)行了安全論證。工作面地表中部有4條高壓線和2條礦區(qū)公路、1條礦區(qū)鐵路、1條瓦斯管路通過。工作面東側(cè)為F15-1和fN2-3號斷層;工作面西側(cè)為F44號斷層;南側(cè)為主副井工業(yè)廣場保護(hù)煤柱;北側(cè)為F15號邊界斷層,與大隆井田相鄰。工作面上鄰10-2煤層,不可采,一般煤厚為0.43m,與12煤層間距在57.69~71.76m之間,12煤層上部小范圍內(nèi)發(fā)育有12-1煤層,煤厚1.09m與12煤層間距為5.34m,僅614號地質(zhì)鉆孔實(shí)見;本工作面從拉門掘進(jìn)時(shí),巷道位于14-1層煤中,隨著巷道向前掘進(jìn),將巷道頂板控制在距14-1煤層底板7-10m范圍。巖層硬度(?)4~5。
本工作面水文地質(zhì)條件簡單,老頂粗砂巖為微弱承壓直接充水含水層,含孔隙水,裂隙水。本工作面不受水害威脅。
要實(shí)現(xiàn)快速、高效施工,一定要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,預(yù)想施工中可能造成制約生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié),采取切實(shí)有效的措施,保障員工身體健康和正規(guī)生產(chǎn)循環(huán),攻堅(jiān)克難,確保安全生產(chǎn)。
3 采取相應(yīng)的技術(shù)方案
3.1 “一面一議”綜合進(jìn)行巷道支護(hù)設(shè)計(jì)
根據(jù)與本工作面位于同一采區(qū),同一煤層,頂?shù)装鍘r性相接近的N2集中皮帶道工作面施工情況,采用工程類比法進(jìn)行該工作面錨桿支護(hù)設(shè)計(jì),巷道采用錨桿+尾繩鋼帶+金屬網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)。
圖1 巷道綜合柱狀
圖2 巷道支護(hù)斷面示意圖
3.2 綜掘機(jī)選型
該工作面巖性主要以細(xì)、中砂巖為主,相對堅(jiān)硬,要實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)綜掘機(jī)的選型是施工的必要條件,EBZ260型綜掘機(jī)截割穩(wěn)定性好,可充分利用自身重量作業(yè)能力強(qiáng),運(yùn)貨速度快,操作簡單易懂。雖然N2-1203底板瓦斯道4m寬、3m高就可以滿足消突打鉆空間施工要求,考慮到綜掘機(jī)與風(fēng)筒的高度和綜掘機(jī)本身3.6m寬度,因此我礦針對該工作面進(jìn)行一面一議的設(shè)計(jì)理念至關(guān)重要,巷道設(shè)計(jì)為寬度4.2m,高度3.2m,既滿足了大機(jī)型綜掘設(shè)備的使用空間,又很好的提高了工作效率。該綜掘機(jī)的使用可完成不退車分次截割實(shí)現(xiàn)一次成巷。
圖3 綜掘機(jī)截割示意圖
3.3 皮帶機(jī)選型
N2-1203 瓦斯道坡上為0~7度。采用160Kw雙電機(jī)拖動,皮帶采用1000mm寬阻燃皮帶。皮帶開關(guān)采用KT400變頻開關(guān),運(yùn)行速度設(shè)置為30Hz。使用變頻開關(guān)節(jié)能效果十分明顯,延長皮帶布置距離:N2-1203底板瓦斯道掘進(jìn)長度1691m,只布置一條皮帶就滿足了生產(chǎn)需要。根據(jù)綜掘機(jī)內(nèi)部刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力進(jìn)皮帶進(jìn)行選型,皮帶運(yùn)行頻率為30Hz就能滿足運(yùn)輸需求,每小時(shí)可節(jié)約電量120kw。降低皮帶設(shè)備損耗。使用變頻器后,啟動瞬間的沖擊力變小了,從而延長了設(shè)備的使用壽命。
3.4 梭式礦車選型與改造
N2-1203 底板瓦斯道掘進(jìn)斷面積為13.5m2,碎漲系數(shù)取1.6,循環(huán)進(jìn)尺2米,則平均每班出矸43.2 m3。2臺SD-14型的梭車搭接使用,組合容積為28m3,因此需要進(jìn)行技術(shù)改造,在梭車內(nèi)部增加抽匣進(jìn)行車身內(nèi)部二次分運(yùn)矸石,安設(shè)一個(gè)油缸兩次伸縮達(dá)到開關(guān)抽匣,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)出矸,集中排放,達(dá)到擴(kuò)大容量的目的。該工作面由于巖石堅(jiān)硬,截割時(shí)間大約在120分鐘左右,安設(shè)后可起到臨時(shí)儲存貨物。因此,掘進(jìn)生產(chǎn)時(shí)不需要向上一部皮帶排矸就能進(jìn)行掘進(jìn),生產(chǎn)不受運(yùn)輸系統(tǒng)限制,可按照煤矸分運(yùn)的要求進(jìn)行定時(shí)排放。
根據(jù)實(shí)際情況,梭車組合排空時(shí)間為11分鐘,梭車至上一部北翼集中皮帶矸石倉共3條皮帶,連接長度1320m,皮帶速度3.15m/s,拉空共需要18分鐘。由此可見:每個(gè)循環(huán)運(yùn)輸相同數(shù)量的矸石,使用梭車時(shí),只需要開2次皮帶36分鐘即可。如果不使用梭車需要1320米皮帶同時(shí)工作120分鐘。該設(shè)備有效減少皮帶運(yùn)行時(shí)間。N2-1203底板瓦斯道在梭車使用和改造技術(shù)上,既提高工作效率,又保證了煤矸分運(yùn)并節(jié)省了電力資源。最重要的是切實(shí)解決了煤矸分運(yùn)的同時(shí),保障了外部皮帶系統(tǒng)因故障或檢修影響工作面正常掘進(jìn)的問題,梭車的安設(shè)與擴(kuò)容改造,切實(shí)保障了矸石運(yùn)輸、儲存,是保障綜掘高效施工的重要因素。
3.5 局部通風(fēng)機(jī)選型
按瓦斯涌出量計(jì)算:Q1=125q瓦絕·k=125×0.4×2=100m3/min。
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按掘進(jìn)工作面同時(shí)作業(yè)最多人員數(shù)量計(jì)算:本掘進(jìn)工作面同時(shí)作業(yè)的最多人數(shù)為9人,Q2=4N=4×9=36m3/min。
按照二氧化碳涌出量計(jì)算: Q3=67×qbc×kbc=67×0.167×2=22.38m3/min。
按除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)筒與壓入式風(fēng)機(jī)風(fēng)筒重疊段風(fēng)速計(jì)算,根據(jù)集團(tuán)公司“一通三防”管理制度要求,必須保證除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)筒與壓入式風(fēng)機(jī)風(fēng)筒重疊段的風(fēng)速滿足《煤礦安全規(guī)程》要求,并保證無瓦斯超限現(xiàn)象。本掘進(jìn)工作面為巖巷進(jìn)工作面,最低風(fēng)速為0.15 m/min,Q重疊段≥0.15×60·S斷面≥0.15×60×10.5≥95m3/min
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綜合掘進(jìn)工作面風(fēng)量和重疊段風(fēng)量,以及除塵風(fēng)機(jī)實(shí)際處理風(fēng)量,計(jì)算本掘進(jìn)工作面需要風(fēng)量:Q4 = Q重疊段+ Q除塵風(fēng)機(jī)吸入=95+280=375m3/min
N2-1203 底板瓦斯道工作面,掘進(jìn)期間采用兩臺(一臺運(yùn)轉(zhuǎn)、一臺備用)型號為FBDNO.6.0/2×30KW煤礦用隔爆對旋局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)。根據(jù)計(jì)算確定掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量為375m3/min,N2-1203底板瓦斯道掘進(jìn)期間最大供風(fēng)距離為1691m,百米漏風(fēng)率按0.2%計(jì)算所以局部通風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)量應(yīng)該大于582m3/min,所以在掘進(jìn)期間使用2臺2×30kw,型號為FBDNO.6.0/2×30的對旋式局部通風(fēng)機(jī),一臺運(yùn)轉(zhuǎn)、一臺備用。風(fēng)機(jī)額定供風(fēng)風(fēng)量為360m3/min —560m3/min,風(fēng)機(jī)雙級運(yùn)轉(zhuǎn),滿足N2-1203底板瓦斯道掘進(jìn)期間供風(fēng)要求。
3.6 除塵風(fēng)機(jī)選型及改造
本掘進(jìn)工作面主要粉塵來源在掘進(jìn)和支護(hù)工藝中產(chǎn)生,混入到工作面風(fēng)流中,為確保員工的身體健康,實(shí)踐中使用水除塵效果顯著,選取的除塵設(shè)備為KCS-550D型煤礦用濕式過濾旋流除塵器(簡稱除塵風(fēng)機(jī)),主要由過濾除塵段、配套風(fēng)機(jī)、旋流脫水段等三部分組成。除塵風(fēng)機(jī)安設(shè)在距工作面不大于80m處,使用Φ800mm骨架風(fēng)筒接引至綜掘機(jī)前部,骨架風(fēng)筒吊掛在頂板上,跟隨掘進(jìn)前移。直接由巷道內(nèi)的水管接引高壓膠管,為除塵風(fēng)機(jī)供水,水壓要求不小于1MPa,水量不小于18L/min,設(shè)置有調(diào)控閥門,除塵風(fēng)機(jī)廢水直接排出。
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為了保證除塵風(fēng)機(jī)凈化效果和避免故障發(fā)生影響生產(chǎn),改造為同時(shí)采取2臺配套使用,將1臺風(fēng)機(jī)開啟,1臺備用;開啟的風(fēng)機(jī)將排風(fēng)口用Φ800mm骨架風(fēng)筒與備用風(fēng)筒連接,形成可以同時(shí)使用2臺除塵風(fēng)機(jī)過濾網(wǎng),增加了1次過濾,同時(shí)每班接班后都認(rèn)真將2臺過濾網(wǎng)進(jìn)行沖洗,從而除塵效果更為明顯。
4 防突與層位管理
N2-1203 底板瓦斯道工作面在北翼采區(qū)14-1煤層下部巖層中,煤巖形態(tài)總體為一單斜構(gòu)造,產(chǎn)狀為193~243°∠6~10°。根據(jù)地質(zhì)鉆孔和9煤層已回采工作面實(shí)見資料看,本工作面斷層構(gòu)造非常復(fù)雜。工作面東側(cè)發(fā)育有F15-1和FN2-3號斷層,斷層產(chǎn)狀分別為:268°∠40°H=0~14米;112°∠45°H=0~7m,這2條斷層在工作面回順掘進(jìn)期間對工作面的掘進(jìn)有一定影響。工作面西側(cè)為F44號斷層,斷層產(chǎn)狀為62°∠47°H=0~24m,該斷層對工作面的布置有較大影響。工作面北側(cè)為F15號邊界斷層,斷層產(chǎn)狀米222°∠60°H=50m,預(yù)計(jì)對工作面掘進(jìn)無影響。
由于復(fù)雜的地質(zhì)條件,采取每10m頂板施工一個(gè)垂直探孔,掌握準(zhǔn)備14-1煤層準(zhǔn)確位置,巷道距14-1煤層底板7~10m,切實(shí)做好層位管理。同時(shí)由于該工作面有斷層出現(xiàn),避免因斷層影響誤穿煤層,垂直工作面迎面施工1~3個(gè)超前探孔,每個(gè)探孔不得小于15m,始終保持5m超前距,防止誤揭煤。
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圖4 頂板探孔與超前探孔示意圖
5 勞動組織
作業(yè)方式:隊(duì)、班實(shí)行“四班三倒”、 “三、八”工作制,出勤率95%。每班按照生產(chǎn)要求進(jìn)行精細(xì)設(shè)備檢修,同時(shí)利用電、鉗工檢修時(shí)間施工超前探孔,做到生產(chǎn)安排有條不紊,按照正規(guī)生產(chǎn)循環(huán)每天可完成10~11m進(jìn)尺,綜掘機(jī)最長截割時(shí)間為120分鐘,如果巖性發(fā)生變軟,截割時(shí)間縮短,節(jié)省的時(shí)間可實(shí)現(xiàn)單排1m小循環(huán)作業(yè),2016年3月份共31天,共完成快速、優(yōu)質(zhì)綜掘巖巷月進(jìn)尺313m,實(shí)現(xiàn)了大興礦1990年建礦以來綜掘巖巷單月最高成績,同時(shí)也刷新了集團(tuán)公司綜掘巖巷單月最高記錄。
6 經(jīng)濟(jì)效益分析
由于受地質(zhì)條件變化和防突等不可預(yù)見性因素影響,綜掘巖巷平均生產(chǎn)進(jìn)尺為120~150米左右,通過技術(shù)創(chuàng)新及設(shè)備改造,近一年平均進(jìn)尺為180~240米;大興礦現(xiàn)有2個(gè)巖巷綜掘工作面,每月每個(gè)工作面可提高進(jìn)尺50米左右,按照每米人工費(fèi)4631元計(jì)算,一年取得的經(jīng)濟(jì)效益為55.57萬元。取得良好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)更重要的是保證了采掘接續(xù)的有序進(jìn)行。
7 結(jié)論
N2-1203 底板瓦斯道經(jīng)過精密籌劃,從地質(zhì)構(gòu)造分析、防突打鉆、優(yōu)化斷面與支護(hù)設(shè)計(jì)、綜掘機(jī)選型、皮帶變頻設(shè)備投入、梭車擴(kuò)容改造、主備除塵風(fēng)機(jī)改造配合使用等多方面創(chuàng)新。通過人員有序安排、機(jī)電設(shè)計(jì)精簡精修和全體技術(shù)人員共同努力,很好的完成了掘進(jìn)施工任務(wù),克服困難,實(shí)現(xiàn)全年月巖巷平均進(jìn)尺216m,日最高進(jìn)尺15m,月最高進(jìn)尺313m的好成績!更重要的是掌握與總結(jié)出一套行之有效、安全可靠的施工方法,為綜掘巖巷高效、優(yōu)質(zhì)施工提供了寶貴的工作經(jīng)驗(yàn)。
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作者簡介 李廣 (1981.3-) ,男,工程師,畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè),現(xiàn)在鐵煤集團(tuán)大興煤礦生產(chǎn)科擔(dān)任副科長。聯(lián)系電話:15241005841。
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