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摘要：本文主要介绍了福城矿业公司1304北回采工作面开切眼掘进施工工艺研究及应用。切眼平均坡度为23°，巷道选取施工方案为炮掘法下山掘进，受采掘关系紧张和炮掘施工工艺的缺陷影响，以及对综掘施工工艺的技术改进、研究，确定开切眼由炮掘施工工艺改为综掘施工工艺。通过在掘进过程中对综掘施工工艺的改进，提高了切眼单月进尺水平，且综掘大坡度下山施工工艺趋于完善和成熟，实现切眼安全、快速掘进的目标，缓解了矿井采掘生产接续紧张的状况。
关键词： 切眼 炮掘 综掘 施工工艺
【分类号】：TU855
1 概述
1.1 目前国内巷道施工工艺现状
目前国内回采工作面开切眼施工工艺主要有钻爆法和综合机械化两种施工工艺。上山、下山施工坡度大于16°的巷道普遍使用钻爆法施工，配合耙装机和胶带输送机联合运输煤矸的方式施工，单进水平较低。综掘施工工艺主要应用于坡度不大于16°的上山、下山巷道，综掘机后跟二运皮带转胶带输送机，可实现煤矸运输的连续性，和巷道快速掘进的目的，满足或达到矿井采掘关系的平衡。
1.2 巷道技术资料
福城矿业公司1304北回采工作面位于矿井北翼一采区三层煤。3煤上下分层夹矸为泥岩，平均厚度0.8m，3上煤顶板为泥岩，泥质结构，平均厚度1.17m，再上为中砂岩，平均厚度9.0m。3上煤及3上煤泥岩顶板硬度低，稳定性差，切眼工作面水文地质条件简单，巷道在掘进过程中部分地点顶板有淋水，遇到的含水层主要是3上煤顶板的砂岩含水层。无瓦斯突出倾向，无地温、地压异常现象。切眼以南为1304北回采工作面，以西为1303北采空区，以北为井田边界，以东为三层煤未开采区域，巷道埋藏深约489.9m～624.8m。切眼设计全长353m，设计断面：净宽×中净高=8.8×3.8米，根据设计本巷道平均坡度为23°。巷道断面较大无法一次掘进全断面，首先开切眼（净宽×中净高=4.4×3.8m）掘进贯通后再进行刷帮达到设计断面（刷帮时采用炮掘法下山施工）。
2 施工工艺
2.1 炮掘法施工
2.1.1 根据1304北回采工作面上下平巷施工现状，确定开切眼由1304北上平巷开门向下平巷施工。根据相似巷道施工工艺类比开切眼施工采用炮掘法施工，使用耙装机转胶带输送机联合运输。根据设计要求开切眼在回采工作面推采侧开门，开切眼上头25米为采煤机截割盘硐室，掘进断面为净宽×中净高=5.4×3.8m，需采取分层掘进（上分层2.8m，下分层1m），且巷道断面较大需分次打眼和放炮，增加了打眼和放炮时间，相应地缩短了支护时间，平均每班掘进进尺为1.5m（上分层），日进尺4.5m（上分层）。受炮掘施工工艺和耙装机效率较低影响，巷道施工进度较慢，开切眼全断面掘进12天施工34米，按照矿井生产接续安排，切眼无法按期施工完成。
2.1.2 切眼放炮掘进后煤矸石易堆积于迎头，需将迎头矸石耙装后方可进行支护。因迎头煤矸石高度较大导致耙装机耙装困难，且耙装机下山耙装时，耙斗易将煤矸倒推堆积在迎头致使耙装不彻底，耙装后需人工攉矸方可将两帮支护到底，增加了工人劳动强度，效率降低。耙装时钢丝绳存在断绳危险危及施工人员安全，炮掘施工过程中存在残炮、哑炮情况，在人员查找和处理时亦有危险性，从矿井安全生产角度分析存在较大安全隐患，不利于生产。
2.2 综掘法施工
2.2.1 通过对矿井已施工多条坡度为16°及以下巷道采用综掘施工工艺的总结和研究，以及对公司内多台综掘机性能进行对比和研究论证，确定EBZ-230型综掘机符合或具备1304北切眼下山施工条件，决定切眼将由炮掘施工改为综掘法施工，以提高切眼下山掘进单月进尺水平，解决矿井生产接续紧张问题。
2.2.2 切眼平均坡度为23°，而综掘机正常适应最大坡度为±16°，因此巷道掘进过程中存在综掘机正常倒退、移机困难，综掘机易产生下滑现象；下山掘进迎头易产生淤泥积水，处理不当则导致综掘机打滑和於机，容易造成恶性循环；巷道施工坡度大，巷道内煤矸石向上运输存在安全隐患和运输困难等情况，制约生产进尺，针对上述问题在生产实践中需不断对施工工艺进行改进，确保正常生产。
3 施工工艺改进
3.1 持续稳定的运输系统能够较好地保证生产进尺。为确保切眼运输的稳定性，切眼运输皮带采用2×125KW胶带输送机，同时使用液压制动装置和逆止器装置，能够保证正常情况的停机，以及在带负荷非正常情况下停机时提供足够的制动力，以防止胶带输送机在停止运转后输送带在货载重量的作用下使输送机逆转而造成飞矸事故。为保证煤矸石正常向上运输采用花纹皮带，增加皮带摩擦力，及在皮带架上每隔30m设一组皮带挡矸栏，防止大块煤矸石向下滚落，造成淤埋机尾和伤人事故。同时皮带架上加设防飞矸网，防止皮带向上运输时矸石滑落伤人，确保巷道施工人员安全。
3.2 综掘机下山掘进时，易将二运皮带机尾压死，导致二运皮带无法正常开启排矸；二运皮带卸载点与搭接皮带机尾高度较大，导致卸载的煤矸石易下滑淤埋机尾造成安全事故。根据单轨吊机车运行原理，对综掘机二运皮带跑轮进行改造，加工跑道轮安放于单轨吊梁上，即使用单轨吊梁代替原有综掘机二运皮带跑道，采用吊挂式综掘机二运皮带，使用40T链环将二运皮带与跑道轮连接，可有效避免二运皮带机尾被压死的现象和降低二运皮带卸载点高度，减少卸载后煤矸石下滑淤埋机尾现象的发生，取得较好的应用效果，同时可减轻皮带机尾的承载重量，便于牵引皮带机尾。
3.3 切眼下山掘进，迎头支护材料运输困难，人工运输易发生物料下滑人员受伤等情况。依据矿井单轨吊机车运行网络化建设规划，将切眼单轨吊梁跟进迎头打设，与上平巷单轨吊梁闭合，使用单轨吊机车运输支护材料，实现迎头支护材料安全和机械化运输的目标，降低工人劳动强度和提高施工安全系数，保证安全生产和提高机械化程度。 3.4 综掘机掘进时，由于巷道淤泥积水和自身动力限制易发生下滑现象。大坡度下山掘进综掘机对巷道的有效附着力为其自身重力的分力，根据力学公式，其他条件不变时，随着坡度的加大有效附着力减小，综掘机自身驱动力取决于其自身性能，所以在无法改变巷道坡度的前提下，综掘机自身性能的好坏有着至关重要的作用，必须加强对综掘机各部件的检查和维护力度，做到每班安专职维修工进行维护，有故障第一时间进行处理，保证综掘机正常持续运转。并对综掘机后支撑进行改进，制作成防滑型支撑面，增大后支撑与底板的摩擦力，同时在掘进过程中在履带板下垫板枇和控制巷道淤泥积水，减少综掘机打滑现象的发生。
3.5 针对下山掘进巷道迎头易产生淤泥、积水的情况，迎头掘进施工时，将截割迎头时产生的煤矸石与迎头的淤泥积水一起向外排出，减少迎头淤泥积水量，降低综掘机打滑或误机和淤泥积水进入皮带运输系统后发生下滑现象的发生率。迎头支护时减少打眼用水量和减少防尘用水量，杜绝防尘管路的跑、冒、滴、漏现象的发生，并且采用高扬程低功率的潜水泵或污水泵放置于巷道迎头，确保及时排出淤泥积水。以及在切眼上头打设水沟将切眼上头产生的水引至临时水仓内排走，以达到减少迎头淤泥积水的目的，确保安全生产。
4 结束语
1304北切眼新工艺的应用取得了较好的效果。使综掘施工工艺应用更广泛，技术更成熟，并实现了安全生产和提高单月进尺水平的目标，最高单月进尺172m，最高日进尺达到9m，有效缓解了矿井采掘接续紧张的状况。
综掘施工可有效提高巷道施工机械化施工程度，减少施工工序和降低工人劳动强度；降低安全隐患，提高施工过程中的安全系数；完善下山综掘掘进施工技术，提高单月进尺水平，使采掘生产接续平衡。大坡度下山综掘施工技术的成功应用，可为今后相似条件巷道施工提供参考。
作者介绍：
鹿铁军（1984-）：助理工程师，2009年毕业于内蒙古科技大学。
郭继秉（1964.5-）工程师，1989年毕业于山东矿业学院采矿专业。
参考资料：
国家安全生产监督管理总局.《煤矿安全规程》.北京：煤炭工业出版社，2012年
公茂泉.《煤矿安全技术操作规程》.北京：煤炭工业出版社，2006年
《EBZ-230型掘进机使用维护说明书》.中国：佳木斯煤矿机械有限公司.2007年
徐永圻.《煤矿开采学》.徐州：中国矿业大学出版社.2009年
关键词： 切眼 炮掘 综掘 施工工艺
【分类号】：TU855
1 概述
1.1 目前国内巷道施工工艺现状
目前国内回采工作面开切眼施工工艺主要有钻爆法和综合机械化两种施工工艺。上山、下山施工坡度大于16°的巷道普遍使用钻爆法施工，配合耙装机和胶带输送机联合运输煤矸的方式施工，单进水平较低。综掘施工工艺主要应用于坡度不大于16°的上山、下山巷道，综掘机后跟二运皮带转胶带输送机，可实现煤矸运输的连续性，和巷道快速掘进的目的，满足或达到矿井采掘关系的平衡。
1.2 巷道技术资料
福城矿业公司1304北回采工作面位于矿井北翼一采区三层煤。3煤上下分层夹矸为泥岩，平均厚度0.8m，3上煤顶板为泥岩，泥质结构，平均厚度1.17m，再上为中砂岩，平均厚度9.0m。3上煤及3上煤泥岩顶板硬度低，稳定性差，切眼工作面水文地质条件简单，巷道在掘进过程中部分地点顶板有淋水，遇到的含水层主要是3上煤顶板的砂岩含水层。无瓦斯突出倾向，无地温、地压异常现象。切眼以南为1304北回采工作面，以西为1303北采空区，以北为井田边界，以东为三层煤未开采区域，巷道埋藏深约489.9m～624.8m。切眼设计全长353m，设计断面：净宽×中净高=8.8×3.8米，根据设计本巷道平均坡度为23°。巷道断面较大无法一次掘进全断面，首先开切眼（净宽×中净高=4.4×3.8m）掘进贯通后再进行刷帮达到设计断面（刷帮时采用炮掘法下山施工）。
2 施工工艺
2.1 炮掘法施工
2.1.1 根据1304北回采工作面上下平巷施工现状，确定开切眼由1304北上平巷开门向下平巷施工。根据相似巷道施工工艺类比开切眼施工采用炮掘法施工，使用耙装机转胶带输送机联合运输。根据设计要求开切眼在回采工作面推采侧开门，开切眼上头25米为采煤机截割盘硐室，掘进断面为净宽×中净高=5.4×3.8m，需采取分层掘进（上分层2.8m，下分层1m），且巷道断面较大需分次打眼和放炮，增加了打眼和放炮时间，相应地缩短了支护时间，平均每班掘进进尺为1.5m（上分层），日进尺4.5m（上分层）。受炮掘施工工艺和耙装机效率较低影响，巷道施工进度较慢，开切眼全断面掘进12天施工34米，按照矿井生产接续安排，切眼无法按期施工完成。
2.1.2 切眼放炮掘进后煤矸石易堆积于迎头，需将迎头矸石耙装后方可进行支护。因迎头煤矸石高度较大导致耙装机耙装困难，且耙装机下山耙装时，耙斗易将煤矸倒推堆积在迎头致使耙装不彻底，耙装后需人工攉矸方可将两帮支护到底，增加了工人劳动强度，效率降低。耙装时钢丝绳存在断绳危险危及施工人员安全，炮掘施工过程中存在残炮、哑炮情况，在人员查找和处理时亦有危险性，从矿井安全生产角度分析存在较大安全隐患，不利于生产。
2.2 综掘法施工
2.2.1 通过对矿井已施工多条坡度为16°及以下巷道采用综掘施工工艺的总结和研究，以及对公司内多台综掘机性能进行对比和研究论证，确定EBZ-230型综掘机符合或具备1304北切眼下山施工条件，决定切眼将由炮掘施工改为综掘法施工，以提高切眼下山掘进单月进尺水平，解决矿井生产接续紧张问题。
2.2.2 切眼平均坡度为23°，而综掘机正常适应最大坡度为±16°，因此巷道掘进过程中存在综掘机正常倒退、移机困难，综掘机易产生下滑现象；下山掘进迎头易产生淤泥积水，处理不当则导致综掘机打滑和於机，容易造成恶性循环；巷道施工坡度大，巷道内煤矸石向上运输存在安全隐患和运输困难等情况，制约生产进尺，针对上述问题在生产实践中需不断对施工工艺进行改进，确保正常生产。
3 施工工艺改进
3.1 持续稳定的运输系统能够较好地保证生产进尺。为确保切眼运输的稳定性，切眼运输皮带采用2×125KW胶带输送机，同时使用液压制动装置和逆止器装置，能够保证正常情况的停机，以及在带负荷非正常情况下停机时提供足够的制动力，以防止胶带输送机在停止运转后输送带在货载重量的作用下使输送机逆转而造成飞矸事故。为保证煤矸石正常向上运输采用花纹皮带，增加皮带摩擦力，及在皮带架上每隔30m设一组皮带挡矸栏，防止大块煤矸石向下滚落，造成淤埋机尾和伤人事故。同时皮带架上加设防飞矸网，防止皮带向上运输时矸石滑落伤人，确保巷道施工人员安全。
3.2 综掘机下山掘进时，易将二运皮带机尾压死，导致二运皮带无法正常开启排矸；二运皮带卸载点与搭接皮带机尾高度较大，导致卸载的煤矸石易下滑淤埋机尾造成安全事故。根据单轨吊机车运行原理，对综掘机二运皮带跑轮进行改造，加工跑道轮安放于单轨吊梁上，即使用单轨吊梁代替原有综掘机二运皮带跑道，采用吊挂式综掘机二运皮带，使用40T链环将二运皮带与跑道轮连接，可有效避免二运皮带机尾被压死的现象和降低二运皮带卸载点高度，减少卸载后煤矸石下滑淤埋机尾现象的发生，取得较好的应用效果，同时可减轻皮带机尾的承载重量，便于牵引皮带机尾。
3.3 切眼下山掘进，迎头支护材料运输困难，人工运输易发生物料下滑人员受伤等情况。依据矿井单轨吊机车运行网络化建设规划，将切眼单轨吊梁跟进迎头打设，与上平巷单轨吊梁闭合，使用单轨吊机车运输支护材料，实现迎头支护材料安全和机械化运输的目标，降低工人劳动强度和提高施工安全系数，保证安全生产和提高机械化程度。 3.4 综掘机掘进时，由于巷道淤泥积水和自身动力限制易发生下滑现象。大坡度下山掘进综掘机对巷道的有效附着力为其自身重力的分力，根据力学公式，其他条件不变时，随着坡度的加大有效附着力减小，综掘机自身驱动力取决于其自身性能，所以在无法改变巷道坡度的前提下，综掘机自身性能的好坏有着至关重要的作用，必须加强对综掘机各部件的检查和维护力度，做到每班安专职维修工进行维护，有故障第一时间进行处理，保证综掘机正常持续运转。并对综掘机后支撑进行改进，制作成防滑型支撑面，增大后支撑与底板的摩擦力，同时在掘进过程中在履带板下垫板枇和控制巷道淤泥积水，减少综掘机打滑现象的发生。
3.5 针对下山掘进巷道迎头易产生淤泥、积水的情况，迎头掘进施工时，将截割迎头时产生的煤矸石与迎头的淤泥积水一起向外排出，减少迎头淤泥积水量，降低综掘机打滑或误机和淤泥积水进入皮带运输系统后发生下滑现象的发生率。迎头支护时减少打眼用水量和减少防尘用水量，杜绝防尘管路的跑、冒、滴、漏现象的发生，并且采用高扬程低功率的潜水泵或污水泵放置于巷道迎头，确保及时排出淤泥积水。以及在切眼上头打设水沟将切眼上头产生的水引至临时水仓内排走，以达到减少迎头淤泥积水的目的，确保安全生产。
4 结束语
1304北切眼新工艺的应用取得了较好的效果。使综掘施工工艺应用更广泛，技术更成熟，并实现了安全生产和提高单月进尺水平的目标，最高单月进尺172m，最高日进尺达到9m，有效缓解了矿井采掘接续紧张的状况。
综掘施工可有效提高巷道施工机械化施工程度，减少施工工序和降低工人劳动强度；降低安全隐患，提高施工过程中的安全系数；完善下山综掘掘进施工技术，提高单月进尺水平，使采掘生产接续平衡。大坡度下山综掘施工技术的成功应用，可为今后相似条件巷道施工提供参考。
作者介绍：
鹿铁军（1984-）：助理工程师，2009年毕业于内蒙古科技大学。
郭继秉（1964.5-）工程师，1989年毕业于山东矿业学院采矿专业。
参考资料：
国家安全生产监督管理总局.《煤矿安全规程》.北京：煤炭工业出版社，2012年
公茂泉.《煤矿安全技术操作规程》.北京：煤炭工业出版社，2006年
《EBZ-230型掘进机使用维护说明书》.中国：佳木斯煤矿机械有限公司.2007年
徐永圻.《煤矿开采学》.徐州：中国矿业大学出版社.2009年