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[摘 要]协庄煤矿在采区轨道上山施工过程中，原采用钻爆法施工，喷、锚网喷支护，后期改为采用EBZ230型掘进机沿煤层破顶施工。支护方式改为锚带网支护。运送煤矸采用机后配备STJ-125皮带运输，支护物料及人员运送采用DZ1500 3+2柴油动力单轨吊运输。在施工组织、施工工艺及后配套设备等方面，总结了经验，取得较好效果。
[关键词]采区 轨道 施工 技术 研究
中图分类号：TD985 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0254-01
协庄煤矿施工的-550水平六层3-1采区轨道上山，巷道设计全长1300m（平距），巷道前期为19°下坡掘进，采用钻爆法施工，喷、锚网喷支護，巷道掘进340m后改为采用EBZ230型掘进机沿煤层破顶施工。支护方式改为锚带网支护，断面形状为圆弧拱形。运送煤矸采用机后配备STJ-125皮带运输，支护物料及人员运送采用DZ1500 3+2柴油动力单轨吊运输。自2012年6月份在-550水平六层3-1采区轨道上山采用综掘机施工后，在施工组织、施工工艺及后配套设备等方面，主要有以下特点：
1、机掘巷道下山掘进施工方式
首先，根据掘进机截割原理及巷道施工要求，采用合理截割顺序。掘进机掘进半煤岩巷道时，一般先截割煤层部分，后截割岩石，即按先软后硬的截割顺序。从工作面下部煤层中开始进刀截割，首先截割巷道底部煤层，然后利用煤岩体自重跨落，同时切割必须考虑煤岩的层理，切割头应沿层理方向移动，不横断截割层理，影响截割速度。-550水平六层3-1采区轨道上山正常沿六层煤施工，煤层顶板为粉砂岩，灰黑色，性脆，具层理，粒度较细，易破碎，掘进机施工时容易截割；煤层底板为细砂岩，灰白色，质地坚硬，掘进机截割困难。为保证掘进机截割速度以及保证掘进机的完好性能，采取破顶留底的掘进方法，即根据煤层坡度变化及时调整巷道坡度，正常沿六层煤底板掘进，破顶施工。变坡时连续多次改变坡度，防止巷道底板出现“锅底”状的凹凸不平，降低掘进机行走难度和皮带运输起伏变化。现场截割施工时按照先软后硬的程序，在煤岩结合处的煤层开始掘进进刀，自下而上施工，截割顶板岩石时炮头沿岩石层理方向截割，提高截割速度，保证巷道成型。
其次，根据掘进机施工特点，改变迎头巷道施工验收标准，由于巷道设计净高3.2m，掘进机按照断面要求截割完毕后受巷道高度影响人员支护顶板锚杆不易施工，所以要求每个循环截割巷道时迎头底部留设0.7m底高，巷道两帮底角锚杆滞后一排施工，这样迎头支护顶板时巷道高度在2.5m左右，降低了巷道高度，人员站在迎头留设平台上施工，即保证施工人员安全，又加快了施工速度。
2、掘进机下山施工水患治理
巷道下山掘进施工，迎头易造成积水，特别是巷道掘进至C18导线点前38m时揭露落差4.0m正断层，巷道底板一灰含水层通过断层面导入巷道，造成迎头掘进困难。为了确保迎头正常掘进，积极改进了排水设备，采用11段多级泵（功率150KW）代替原先排沙泵（功率22KW），将排水管路由2寸改为4寸，并在掘进机后降尘水帘水幕处，打设一含沉淀池的标准水仓，水仓挖至硬底，周边及底板采用水泥砌实，然后在沿巷道底板横向用水泥砌一水沟，将巷道裂隙渗水、防尘水截留到水仓，防止积水到迎头，减少迎头积水量。水仓随掘进迎头同步前移（距离不大于100m）。针对掘进机下山施工机身前后淤泥多，环境卫生差，在掘进机机后滑靴机尾侧挖设水沟，将淤泥积水引流到水沟中沉淀后采用风泵排至水仓。然后由水仓多级泵排至上车场。
3、掘进运输配套方式
为规范掘进巷道施工，发挥设备效能，提高巷道掘进效率，实现安全、快速、高效掘进，巷道施工实现自动化、机械化、高效化、本质安全化，该巷道施工采用皮带运输机（STJ1000/125×2）排矸、DZ1500 3+2柴油动力单轨吊运料及运人的运输配套模式，大幅度提高了掘进运输效率，促进了掘进速度的提高，保证了运输安全。
（1）煤矸运输系统优化布置：为提高掘进工作面煤矸装运效率，尽量减少迎头煤矸装运占用时间，充分利用掘进工作面后方的空间，在上车场通道建立水平煤仓做为缓冲仓。迎头截割煤矸经STJ125皮带转载后，暂时储存在缓冲仓中，之后由缓冲仓扒装机的装载再次进入原煤运输系统。这样一来，降低了生产运输系统故障带来的影响，能保证掘进迎头的不间断截割掘进，提高装运能力。即使采区运输系统不能正常运转，也能够保证容纳掘进迎头2个循环的煤岩量，从而保证了综掘机施工不受系统影响，提高了综掘机的工作效率，保证了综掘施工的正规循环作业。由于水平仓在综掘巷道的应用，降低了综掘机对采区运输系统的依赖性，体现了综掘机快速掘进的特点。
（2）新型运输设备投入使用：为了提高掘进运输效率，在该巷道投入使用DZ1500 3+2单轨吊，该设备重量7000Kg ，长度 27.13m，额定牵引力100KN，制动力150KN，水平曲线半径4m，垂向曲线半径10m，驱动速度Max2m/s，带自助动力和有人驾驶的设备，适应性较强、适用范围广、灵活性强、安装简单，并具有可扩展性，单轨吊运行与巷道中的各种作业只要不在同一个地点，就可同时作业，运行费用相对较低，安装快捷、运输效率高，爬坡能力、适应性强，安全可靠性高。原先采用小绞车运输方式，系统复杂、占用设备和人员多，安全性差、能力小，是制约综掘辅助运输的难题。使用单轨吊运输后，减少运输中间环节，增加了安全运行的可靠性。而且该设备性能稳定，系统维护简单，既提高了运输效率、节约了人力资源，又消除了运输安全隐患。
4、综掘巷道防爆激光指向仪实践与应用
随着综掘机的推广应用， 井下巷道掘进速度越来越快，一方面传统的标定中腰线的方法已经不适应快速掘进的要求，另一方面由于综掘机截割时产生较大的粉尘，截割时迎头中线看不清楚，掘进迎头巷道成型难以控制，若中线控制出现偏差，就可能造成技术事故。为提高巷道中线的控制精度，提高工程质量，在该巷道使用了激光指向仪标定中腰线。
激光指向仪是利用方向性好、颜色单纯、亮度高的激光束指示巷道掘进方向的光学仪器。它主要由激光器、光学系统、防爆壳体和悬挂调节机构等部件组成。激光器产生光源， 经过系统聚焦使激光束更加集中的发射，防爆壳体是用铝合金制成的隔爆外壳，激光经过调焦系统后， 即成明亮光束射出， 指示巷道掘进的方向。要使用的是的YHJ-600型激光指向仪， 激光特点为红色， 该仪器最大有效指向距离为600m，仪器质量2.1Kg， 输入电压127V， 工作电压为3V， 水平调节角度范围为±80mm ， 垂直调节角度为8° ， 水平位移量为10mm。该仪器结构简单，调节方便，重量轻，性能较好。要沿中线方向在巷道顶板打安锚杆固定，高度在巷道单轨吊梁以上，并使用专用保护罩，防止物料碰撞及巷道防尘时损坏仪器，通过调整安装杆的位移和角度来确定指向。使用电源来自信号综保，通过信息线转接三通后接入激光仪。激光指向仪时必须根据经纬仪和水准仪标定的中线、腰线来确定。所用中线点一般不少于三个， 激光仪安设在中线后端，每次使用前将使用中线进行校对，保证激光束能够穿过中线。
通过在-550水平六层3-1采区轨道上山施工过程中对综掘工艺及后配套设备的研究与应用，对长距离下山施工巷道的破、装、运、支、处等环节采取了多项措施，提高了巷道掘进的单进水平，保证了施工安全；同时积累了一定的施工经验，掌握了相应的成套技术，对同类别巷道施工具有一定的参考价值和推广意义。
[关键词]采区 轨道 施工 技术 研究
中图分类号：TD985 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0254-01
协庄煤矿施工的-550水平六层3-1采区轨道上山，巷道设计全长1300m（平距），巷道前期为19°下坡掘进，采用钻爆法施工，喷、锚网喷支護，巷道掘进340m后改为采用EBZ230型掘进机沿煤层破顶施工。支护方式改为锚带网支护，断面形状为圆弧拱形。运送煤矸采用机后配备STJ-125皮带运输，支护物料及人员运送采用DZ1500 3+2柴油动力单轨吊运输。自2012年6月份在-550水平六层3-1采区轨道上山采用综掘机施工后，在施工组织、施工工艺及后配套设备等方面，主要有以下特点：
1、机掘巷道下山掘进施工方式
首先，根据掘进机截割原理及巷道施工要求，采用合理截割顺序。掘进机掘进半煤岩巷道时，一般先截割煤层部分，后截割岩石，即按先软后硬的截割顺序。从工作面下部煤层中开始进刀截割，首先截割巷道底部煤层，然后利用煤岩体自重跨落，同时切割必须考虑煤岩的层理，切割头应沿层理方向移动，不横断截割层理，影响截割速度。-550水平六层3-1采区轨道上山正常沿六层煤施工，煤层顶板为粉砂岩，灰黑色，性脆，具层理，粒度较细，易破碎，掘进机施工时容易截割；煤层底板为细砂岩，灰白色，质地坚硬，掘进机截割困难。为保证掘进机截割速度以及保证掘进机的完好性能，采取破顶留底的掘进方法，即根据煤层坡度变化及时调整巷道坡度，正常沿六层煤底板掘进，破顶施工。变坡时连续多次改变坡度，防止巷道底板出现“锅底”状的凹凸不平，降低掘进机行走难度和皮带运输起伏变化。现场截割施工时按照先软后硬的程序，在煤岩结合处的煤层开始掘进进刀，自下而上施工，截割顶板岩石时炮头沿岩石层理方向截割，提高截割速度，保证巷道成型。
其次，根据掘进机施工特点，改变迎头巷道施工验收标准，由于巷道设计净高3.2m，掘进机按照断面要求截割完毕后受巷道高度影响人员支护顶板锚杆不易施工，所以要求每个循环截割巷道时迎头底部留设0.7m底高，巷道两帮底角锚杆滞后一排施工，这样迎头支护顶板时巷道高度在2.5m左右，降低了巷道高度，人员站在迎头留设平台上施工，即保证施工人员安全，又加快了施工速度。
2、掘进机下山施工水患治理
巷道下山掘进施工，迎头易造成积水，特别是巷道掘进至C18导线点前38m时揭露落差4.0m正断层，巷道底板一灰含水层通过断层面导入巷道，造成迎头掘进困难。为了确保迎头正常掘进，积极改进了排水设备，采用11段多级泵（功率150KW）代替原先排沙泵（功率22KW），将排水管路由2寸改为4寸，并在掘进机后降尘水帘水幕处，打设一含沉淀池的标准水仓，水仓挖至硬底，周边及底板采用水泥砌实，然后在沿巷道底板横向用水泥砌一水沟，将巷道裂隙渗水、防尘水截留到水仓，防止积水到迎头，减少迎头积水量。水仓随掘进迎头同步前移（距离不大于100m）。针对掘进机下山施工机身前后淤泥多，环境卫生差，在掘进机机后滑靴机尾侧挖设水沟，将淤泥积水引流到水沟中沉淀后采用风泵排至水仓。然后由水仓多级泵排至上车场。
3、掘进运输配套方式
为规范掘进巷道施工，发挥设备效能，提高巷道掘进效率，实现安全、快速、高效掘进，巷道施工实现自动化、机械化、高效化、本质安全化，该巷道施工采用皮带运输机（STJ1000/125×2）排矸、DZ1500 3+2柴油动力单轨吊运料及运人的运输配套模式，大幅度提高了掘进运输效率，促进了掘进速度的提高，保证了运输安全。
（1）煤矸运输系统优化布置：为提高掘进工作面煤矸装运效率，尽量减少迎头煤矸装运占用时间，充分利用掘进工作面后方的空间，在上车场通道建立水平煤仓做为缓冲仓。迎头截割煤矸经STJ125皮带转载后，暂时储存在缓冲仓中，之后由缓冲仓扒装机的装载再次进入原煤运输系统。这样一来，降低了生产运输系统故障带来的影响，能保证掘进迎头的不间断截割掘进，提高装运能力。即使采区运输系统不能正常运转，也能够保证容纳掘进迎头2个循环的煤岩量，从而保证了综掘机施工不受系统影响，提高了综掘机的工作效率，保证了综掘施工的正规循环作业。由于水平仓在综掘巷道的应用，降低了综掘机对采区运输系统的依赖性，体现了综掘机快速掘进的特点。
（2）新型运输设备投入使用：为了提高掘进运输效率，在该巷道投入使用DZ1500 3+2单轨吊，该设备重量7000Kg ，长度 27.13m，额定牵引力100KN，制动力150KN，水平曲线半径4m，垂向曲线半径10m，驱动速度Max2m/s，带自助动力和有人驾驶的设备，适应性较强、适用范围广、灵活性强、安装简单，并具有可扩展性，单轨吊运行与巷道中的各种作业只要不在同一个地点，就可同时作业，运行费用相对较低，安装快捷、运输效率高，爬坡能力、适应性强，安全可靠性高。原先采用小绞车运输方式，系统复杂、占用设备和人员多，安全性差、能力小，是制约综掘辅助运输的难题。使用单轨吊运输后，减少运输中间环节，增加了安全运行的可靠性。而且该设备性能稳定，系统维护简单，既提高了运输效率、节约了人力资源，又消除了运输安全隐患。
4、综掘巷道防爆激光指向仪实践与应用
随着综掘机的推广应用， 井下巷道掘进速度越来越快，一方面传统的标定中腰线的方法已经不适应快速掘进的要求，另一方面由于综掘机截割时产生较大的粉尘，截割时迎头中线看不清楚，掘进迎头巷道成型难以控制，若中线控制出现偏差，就可能造成技术事故。为提高巷道中线的控制精度，提高工程质量，在该巷道使用了激光指向仪标定中腰线。
激光指向仪是利用方向性好、颜色单纯、亮度高的激光束指示巷道掘进方向的光学仪器。它主要由激光器、光学系统、防爆壳体和悬挂调节机构等部件组成。激光器产生光源， 经过系统聚焦使激光束更加集中的发射，防爆壳体是用铝合金制成的隔爆外壳，激光经过调焦系统后， 即成明亮光束射出， 指示巷道掘进的方向。要使用的是的YHJ-600型激光指向仪， 激光特点为红色， 该仪器最大有效指向距离为600m，仪器质量2.1Kg， 输入电压127V， 工作电压为3V， 水平调节角度范围为±80mm ， 垂直调节角度为8° ， 水平位移量为10mm。该仪器结构简单，调节方便，重量轻，性能较好。要沿中线方向在巷道顶板打安锚杆固定，高度在巷道单轨吊梁以上，并使用专用保护罩，防止物料碰撞及巷道防尘时损坏仪器，通过调整安装杆的位移和角度来确定指向。使用电源来自信号综保，通过信息线转接三通后接入激光仪。激光指向仪时必须根据经纬仪和水准仪标定的中线、腰线来确定。所用中线点一般不少于三个， 激光仪安设在中线后端，每次使用前将使用中线进行校对，保证激光束能够穿过中线。
通过在-550水平六层3-1采区轨道上山施工过程中对综掘工艺及后配套设备的研究与应用，对长距离下山施工巷道的破、装、运、支、处等环节采取了多项措施，提高了巷道掘进的单进水平，保证了施工安全；同时积累了一定的施工经验，掌握了相应的成套技术，对同类别巷道施工具有一定的参考价值和推广意义。