糯东煤矿底抽巷快速掘进影响因素分析及实践.pdf

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第 4 2卷第 8期能 源 与 环 保 V o l  4 2 N o  8 2 0 2 0年8月 C h i n aE n e r g ya n dE n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o nA u g . 2 0 2 0 收稿日期 2 0 2 0- 0 4- 0 5 ; 责任编辑 陈朋磊 D O I 1 0 . 1 9 3 8 9 / j . c n k i . 1 0 0 3- 0 5 0 6 . 2 0 2 0 . 0 8 . 0 4 4 基金项目 贵州理工学院高层次人才科研启动经费项目( 2 0 X J G C 2 0 1 9 0 9 3 1 ) 作者简介 崔玉攀( 1 9 8 3 ) , 男, 河南永城人, 工程师, 现从事煤矿生产管理工作。 引用格式 崔玉攀, 孙谦, 郭昌贵, 等. 糯东煤矿底抽巷快速掘进影响因素分析及实践[ J ] . 能源与环保, 2 0 2 0 , 4 2 ( 8 ) 2 0 4  2 0 6 , 2 1 2 . C u i Y u p a n , S u nQ i a n , G u o C h a n g g u i , e t a l . A n a l y s i s a n dp r a c t i c eo ni n f l u e n c i n gf a c t o r s o f r a p i de x c a v a t i o no f f l o o r d r a i n a g er o a d w a yi nN u  o d o n gC o a l M i n e [ J ] . C h i n aE n e r g y a n dE n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n , 2 0 2 0 , 4 2 ( 8 ) 2 0 4  2 0 6 , 2 1 2 . 糯东煤矿底抽巷快速掘进影响因素分析及实践 崔玉攀1, 孙 谦1, 郭昌贵1, 王 力2, 周 泽2 ( 1 . 贵州兴安煤业有限公司 糯东煤矿, 贵州 黔西南 5 6 1 5 0 4 ; 2 . 贵州理工学院 矿业工程学院, 贵州 贵阳 5 5 0 0 0 3 ) 摘要 巷道掘进是煤矿开采过程中的重要环节, 影响煤炭开采的整体进度。针对糯东煤矿采掘紧张的 局面, 以1 2 0 0 0 工作面底抽巷为工程背景, 对影响巷道掘进因素进行了分析, 认为地质条件、 掘进设 备、 作业方式、 人员综合素质、 管理水平是影响巷道快速掘进的重要因素。为了实现巷道的快速掘进, 提出具有针对性的改进措施, 从底抽巷的掘进设备、 巷道布置层位、 支护方式选取、 施工组织设计的合 理性等方面入手。现场实践表明 底抽巷快速掘进效果明显, 提高了岩巷掘进的单循环进尺, 有效地 降低了掘进成本, 改善作业环境, 实现了1 2 0 0 0 工作面底抽巷的快速掘进, 保证了工作面的安全回采, 可为其他巷道的掘进提供借鉴。 关键词 底抽巷; 快速掘进; 支护技术; 改进措施; 层位选择 中图分类号 T D 2 6 3 . 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3- 0 5 0 6 ( 2 0 2 0 ) 0 8- 0 2 0 4- 0 3 A n a l y s i s a n dp r a c t i c eo ni n f l u e n c i n gf a c t o r s o f r a p i de x c a v a t i o no f f l o o r d r a i n a g er o a d w a yi nN u o d o n gC o a l Mi n e C u i Y u p a n 1, S u nQ i a n1, G u oC h a n g g u i1, Wa n gL i2, Z h o uZ e2 ( 1 . N u o d o n gC o a l M i n e , G u i z h o uX i n g ′ a nC o a l I n d u s t r yC o . , L t d . , Q i a n x i n a n 5 6 1 5 0 4 , C h i n a ; 2 . S c h o o l o f M i n i n gE n g i n e e r i n g , G u i z h o uI n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , G u i y a n g 5 5 0 0 0 3 , C h i n a ) A b s t r a c t R o a d w a ye x c a v a t i o ni s a ni m p o r t a n t l i n ki nt h ep r o c e s s o f c o a l m i n i n g , w h i c ha f f e c t s t h eo v e r a l l p r o g r e s s o f c o a l m i n i n g . I n v i e wo f t h e t e n s e s i t u a t i o no f m i n i n g i nN u o d o n g C o a l M i n e , t a k i n g t h e f l o o r e x t r a c t i o nr o a d w a y o f 1 2 0 0 0w o r k i n g f a c e a s t h e e n g i n e e r i n g b a c k g r o u n d , t h ep a p e r a n a l y z e dt h ef a c t o r s i n f l u e n c i n gt h er o a d w a ye x c a v a t i o n , a n df o u n dt h a t t h eg e o l o g i c a l c o n d i t i o n s , d r i v i n ge q u i p  m e n t , o p e r a t i o nm o d e , c o m p r e h e n s i v eq u a l i t yo f p e r s o n n e l a n dm a n a g e m e n t l e v e l a r e t h e i m p o r t a n t f a c t o r s a f f e c t i n g t h e r a p i de x c a v a t i o n o f r o a d w a y . I no r d e r t o r e a l i z e t h e r a p i de x c a v a t i o no f r o a d w a y , t h e p a p e r p u t f o r w a r dt a r g e t e di m p r o v e m e n t m e a s u r e s f r o mt h e a s p e c t s o f t u n n e l i n ge q u i p m e n t , r o a d w a yl a y o u t l a y e r , s u p p o r i n gm o d es e l e c t i o n , r a t i o n a l i t yo f c o n s t r u c t i o no r g a n i z a t i o nd e s i g na n ds o o n . T h e f i e l d p r a c t i c es h o w e dt h a t t h e e f f e c t o f r a p i de x c a v a t i o no f f l o o r e x t r a c t i o nr o a d w a y i s o b v i o u s , w h i c hi m p r o v e s t h e s i n g l e c y c l e f o o t a g e o f r o c k r o a d w a ye x c a v a t i o n , e f f e c t i v e l yr e d u c e s t h ed r i v i n gc o s t , i m p r o v e s t h e w o r k i n g e n v i r o n m e n t , r e a l i z e s t h e r a p i de x c a v a t i o no f f l o o r e x t r a c  t i o nr o a d w a y i n 1 2 0 0 0w o r k i n g f a c e , w h i c hi s b e n e f i c i a l t o e n s u r e t h e s a f e m i n i n g o f t h e w o r k i n g f a c e , a n dp r o v i d e s r e f e r e n c e f o r t h e e x  c a v a t i o no f o t h e r r o a d w a y s i nt h i s m i n e . K e y w o r d s f l o o r d r a i n a g er o a d w a y ; r a p i de x c a v a t i o n ; s u p p o r t i n gt e c h n o l o g y ; i m p r o v e m e n t m e a s u r e s ; l a y e r s e l e c t i o n 0 引言 煤炭资源在我国能源中占有重要比例, 经济的 持续发展对煤炭的需求越来越大, 煤炭产量逐年增 加, 每年开拓掘进的巷道也在逐年增加[ 1  3 ]。岩巷的 掘进施工方面, 世界上主要有 2种施工手段 ①钻爆 法施工, 即传统的打眼、 放炮、 化整为零的掘进方法; ②采用掘进机整体掘进。由于岩石巷道工程量大, 装备水平提高较慢, 掘进进尺与工效始终维持在较 低水平, 采掘衔接的问题日益严重, 这严重制约了煤 矿高效、 节约、 自动化开采的发展。为了解决这一问 题, 各煤炭企业加大了掘进设备的投入。同时许多 402 2 0 2 0年第 8期崔玉攀, 等 糯东煤矿底抽巷快速掘进影响因素分析及实践 第 4 2卷 专家学者及其现场工程师进行了多方面的研究, 从 生产工艺、 机械装备上均提出了改进措施, 并取得了 一系列的成果。如文献[ 2 ] 认为, 岩巷的高速掘进 需考虑岩层力学性能, 在充分掌握岩层力学性能的 基础上, 提出符合工程现场实际的岩巷掘进工艺并 匹配掘进设备; 双马煤矿通过改进炮掘生产工艺及 炮眼的布置方式, 大大提高了双马煤矿的岩巷掘进。 在借鉴学习前人的基础上, 本文针对糯东煤矿投产 至今由于机械化水平较低, 施工底抽巷及岩巷采用 炮掘 + 耙矸机施工, 施工进度慢每月单进均不超过 6 0m/ 月, 为了扭转矿井采掘紧张的被动局面, 对掘 进巷道的影响因素进行分析, 并提出了改进措施, 以 便达到快速掘进岩巷的目的。 1 工程概况 1 2 0 0 0工作面位于糯东煤矿一采区北翼, 可采 储量 5 1 . 7万 t , 岩层倾角 6 左右, 区内发育一定的 小断层, 伴有次一级的波状起伏构造, 为满足 1 2 0 0 0 工作面瓦斯治理工程需要, 需设计底板抽放巷来形 成 1 2 0 0 0工作面瓦斯抽采系统, 1 2 0 0 0回风底抽巷 设计长度11 3 4m , 沿走向顺层布置, 距2 0煤层底板 1 5~ 2 5m , 断面形状为直墙半圆拱形, 巷道净宽 5 m , 净高 4m , 掘进断面面积 1 8 . 4 1m 2。支护方式采 用锚网索喷支护, “ 机轨合一” 布置, 胶带输送机配 矸仓出矸, 绞车辅助运输。 2 巷道掘进影响因素分析 巷道掘进的快慢影响着矿井的采掘接替。为了 实现巷道的快速掘进, 从巷道掘进的影响因素入 手[ 4  1 0 ] ①地质条件。岩石巷道的布置层位是实现 巷道能否快速掘进的先决条件。地质条件复杂会造 成掘进速度变慢, 巷道的支护也会存在问题。巷道 围岩破碎、 应力集中, 会造成巷道的反复破坏, 影响 巷道的掘进效率, 也会增加施工的危险性。②掘进 设备。掘进设备是实现巷道快速掘进的保障, 应根 据现场实际环境选择掘进设备, 掘进设备应适应于 工作面的地质条件。如果不适应地质条件, 易造成 机械设备事故。如果设备的维修期过短、 故障频繁, 降低了设备的开机率, 导致施工工艺的不连续, 会严 重影响巷道的掘进效率[ 1 1  1 2 ]。③作业方式。依据 以往的统计, 在巷道掘进施工过程中, 巷道支护的时 间占总作业时间的 7 0 %, 目前虽简化支护作业, 但 掘进支护和出碴工序占用的时间过长, 会影响下一 道工序的进行[ 1 3  1 4 ]。④人员综合素质。劳动者的 综合素质决定了施工效率, 各个工种的人员技术熟 练、 各司其职, 才能更好地保障施工过程的顺利进 行, 否则会造成工序不连续, 影响施工速度。⑤管理 水平。采用合理的机械设备, 人员素质的提高, 正确 选择科学的组织管理, 这是提高施工速度尤为重要 的环节[ 1 5 ]。如果管理制度不完善, 奖惩制度的不合 理, 职工的工作性积极性不高。单个工序用时过长, 各工序不能平行交叉作业也是造成工序延长的一个 原因, 工序的衔接性不强增加了作业循环时间, 出现 窝工现象, 影响进度。 3 巷道快速掘进的措施 通过对影响掘进速度因素的分析, 从而提出了 改进措施, 主要从以下几方面入手[ 4 ]。 3 . 1 掘进机的选择 结合 1 2 0 0 0工作面现场地质构造情况、 岩石的 硬度、 巷道的断面尺寸及本地区其他矿区掘进机的 使用情况, 最终选用了 E B Z 3 1 8 ( H ) 型掘进机, 如图 1所示。并配备与掘进机相匹配的运输设备, 掘进 机后接胶带转载机, 转载机与可伸缩胶带输送机搭 接[ 1 6  1 8 ]。 图 1 E B Z 3 1 8 ( H) 综掘机 F i g  1 E B Z 3 1 8 ( H)f u l l y  me c h a n i z e de x c a v a t o r 3 . 2 巷道层位合理选取 为了充分发挥 E B Z 3 1 8 ( H ) 综掘机的效能, 要做 好巷道层位的选择。技术科组织人员对 1 2 0 0 0工作 面周围及一采区范围内穿见 2 0煤层的 1 5个勘探钻 孔统计, 着重对可采煤层 2 0煤层底板至 B 5灰岩顶 板之间的岩层进行分析, 之间层位存在一层相对稳 定0 . 2m厚的煤线, 该煤线顶板为泥质粉砂岩, 底板 为粉砂质泥岩、 粉砂岩, 岩石坚固性系数为 4~ 8 , 能 够满足综掘机技术性能指标的要求[ 1 9 ], 最终选择厚 0 . 2m的煤线作为标志层, 距该煤线底板 1 0~ 1 5m 泥质粉砂岩、 粉砂岩层位掘进。 502 2 0 2 0年第 8期 能 源 与 环 保第 4 2卷 3 . 3 巷道的支护设计 巷道支护在施工中占用时间较长, 对巷道支护 设计参数进行优化, 既可以保障支护效果良好, 又可 以减少施工工作量。首先从支护材料材质上入手, 采用高强度、 高预紧力锚杆支护系统, 巷道支护设计 方面, 将3 3 5M P a 锚杆更换为5 0 0M P a 锚杆, 将锚杆 预紧力由 1 2 0N m提高到 3 0 0N m 。通过对锚杆的 支承力进行核算, 在满足支护需求的情况下, 降低了 锚杆支护密度, 由 8 0 0m m 8 0 0m m降低到 10 0 0 m m 10 0 0m , 每排减少锚杆 6根。并对锚索支护 进行了优化, 顶板锚索由间距 20 0 0m m的布置3根 锚索, 优化为按“ 1  0  2  0  1 ” 布置, 每排可少施工锚索 1 . 5根。经过现场计时, 每排支护可以节省时间约 6 0m i n , 减少了单个工序时长, 从而提高了巷道掘进 速度。巷道支护设计布置如图 2所示。 图 2 巷道支护设计布置 F i g  2 L a y o u t o f r o a d w a ys u p p o r t i n gd e s i g n 3 . 4 优化施工工序, 最大限度实现平行作业 在巷道掘进过程中, 需要超前进行钻探。优化 施工工序, 并实施巷道掘进与超前钻探孔平行施工。 在超前钻孔施工的同时, 收集钻探资料及时对钻孔 进行测斜, 实现钻探与成果分析同步进行, 最大限度 地缩短超前钻探时间。 加强劳动组织, 严格控制各工序作业时间, 不断 优化施工工序, 保持连续、 高效、 多工序平行作业状 态。在保证巷道掘进施工的前提下, 尽可能地进行 平行作业。 3 . 5 加强培训, 优化管理 在巷道掘进施工之前, 必须对人员进行技术培 训, 使工人尽快熟练地掌握掘进过程中的每一道工 序及要求, 并按照操作规范进行操作。充分发挥管 理层的作用, 合理分配人员, 使每个人充分履行自己 的职责[ 2 0 ]。 4 经济效果分析 在 1 2 0 0 0工作面底抽巷掘进的过程中, 最高进 尺量为 1 8 0m/ 月, 是本矿其他炮掘岩巷的 3倍; 原 计划掘进此巷道需要 1 9个月, 而本项目用时 6 . 3个 月完成, 同时减少了出勤人数, 节约人工工资 4 6 . 8 万元。不仅取得了显著的经济效益, 而且改善了施 工条件, 提高了劳动生产效率, 缓解采掘比例失调, 促进了煤矿可持续发展, 有效控制煤尘的爆炸, 确保 煤矿的安全生产。 5 结论 ( 1 ) 影响巷道快速掘进的因素主要有地质条 件、 掘进设备、 作业方式、 人员综合素质、 管理水平等 多方面。 ( 2 ) 采用多项改进措施后, 实现了 1 2 0 0 0工作 面底抽巷的快速掘进, 缩短了掘进时间, 节省了人员 工资, 提高了劳动生产效率。 参考文献( R e f e r e n c e s ) [ 1 ] 赵学社. 煤矿高效掘进技术现状与发展趋势[ J ] . 煤炭科学技 术, 2 0 0 7 , 3 5 ( 4 ) 1  1 0 . 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