摘 要：突破传统硬岩掘进炮掘施工模式，引进应用山特维克MH-620型硬岩综掘机，对支护工艺和立体除尘系统等进行了大胆创新，探索形成了从设备选型-安装-配套-切割-支护-除尘一系列标准配套模式，装备形成具备世界先进水平的硬岩快速掘进作业线，实现了硬岩巷道的快速掘进。为其他相似矿井深部井巷施工提供了参考和借鉴。

　　关键词：深井;硬岩掘进机;快速掘进

　　山东能源新矿集团新巨龙公司开采深度达到-800m，是我国开采深度最大的矿区之一，它集中了采深大、地质构造复杂、矿井灾害性现象多等深部井巷施工多重困难条件，尤其是大断面硬岩巷道安全高效掘进问题，成为制约矿井健康可持续发展的重要瓶颈。 工程概况 新巨龙公司开拓大巷布置岩层基本属于细砂岩-中粗砂岩层位，岩层硬度较大，普氏系数一般为7~12，最高可达15。采用传统钻爆法施工打眼效率低，爆破效果差，严重制约巷道掘进速度，且产热较高，工人无法适应井下的高地热条件，大大影响了掘进速度。同时大断面放炮施工，存在较大的安全隐患。

　　2 施工技术研究

　　为突破传统硬岩掘进炮掘施工模式，提高掘进效率，实现安全生产，决定引进山特维克MH-620型硬岩综掘机，并根据具体地质条件和施工技术水平进行了改进，对支护工艺和立体除尘系统等进行了大胆创新，探索形成了从设备选型-安装-配套-切割-支护-除尘一系列标准配套模式，装备形成具备世界先进水平的硬岩快速掘进作业线，实现了安全高效生产。

　　2.1 MH620硬岩掘进机的引进

　　将山特维克MH-620型硬岩掘进机与国产的EBZ系列掘进机和进口MM-130R型掘进机进行比较，结合岩石硬度适用范围、机械可靠性、井下安装、空间需求、切割断面等多项因素进行分析，选用了 MH-620硬岩掘进机，采用全自动遥控控制，性能可靠效率高。截割功率300KW，适用于坡度≤18°、岩石硬度系数f≤13的巷道作业，有效截割断面为48m2。

　　2.2 快速切割工艺研究

　　使用过程中对掘进机切割工艺积极进行优化，接班后先进行底部掏槽，深度800mm，然后出矸，将掏槽内的矸石出净，掘进机铲板推至掏槽内，将炮头抬起，先中间后两边逐步进行切割，坡头上下直线刷帮，切割完毕后再进行锚杆支护，喷浆作业拖后迎头在掘进机后同步平行施工，日进尺平均达到5m以上，加快了掘进速度，企业的效益明显增加。

　　2.3运输系统配套与改进

　　(1)SS20型梭式矿车和移动矸石仓

　　矿井建设初期，开拓大巷与矿井皮带运输系统未联通前，采用掘进机后跟SS20型梭式矿车和移动矸石仓进行出矸。

　　SS20型梭式矿车依靠机车拖动在轨道上运行，矿车箱体内部设计有一套刮板运输装置，可以自动的将矸石铺满12.85m长的整个车箱，并可以把料转载到别的梭车上。当矿车被拉到卸料场时，又可利用这套刮板输送装置把料自动卸出，实现装料、出渣工作的流水连续作业，从而提高了工作效率，加快工程的掘进速度。

　　前期转载机运出的矸石由扒装机扒入矿车，机后30m作为临时矸石仓，施工环境较差，矸石运输不连续，为此使用了改进后的履带式移动矸石仓，掘进机运出的矸石由桥式转载机卸入移动矸石仓，车皮供应及时时，有自带的刮板机直接装入矿车，矿车供应不及时时，点动刮板机进行装车，掘进机前进时，移动矸石仓由掘进机牵引，或后面用电瓶车推移。采用移动矸石仓后，矸石不落地，减少人工清理，降低劳动强度，提高了运输效率，实现了矸石运输的连续化和清洁化。

　　(2)掘进后期运输系统的改进

　　掘进巷道与矿井皮带运输系统联通后，掘进机桥式皮带后部直接搭接一部DSJ630/100/2×125型带宽1m皮带进行运输，使系统更加简便，出排矸更加便利。

　　2.4 巷道支护技术研究

　　①锚杆长度的确定

　　采用喷锚网喷的巷道支护方式，锚杆长度的选取与围岩塑性区范围密切相关，锚杆的锚固端需在弹性区内。由巷道围岩的相关参数对巷道开挖后的塑性区范围进行了模拟，巷道开挖后塑性区范围剖面图如图1所示。

　　图1 巷道围岩塑性区范围剖面图

　　由图1可以看出巷道开挖后围岩的两帮和顶角均出现了塑性区，塑性区范围在2m左右，由经验公式决定选取2.5m长的锚杆。

　　②永久支护方式

　　一次支护锚杆采用KMG600- 22×2500mm的高强高预应力让压锚杆，间排距1200×1200mm，锚杆托盘为高强抗变形调角托盘(Q235扁钢制)，规格200×200×10mm。二次支护锚杆采用Φ22×2500mm的金属全螺纹钢等强锚杆支护，间排距1200×1200mm，二次支护锚杆托盘高强抗变形调角托盘规格为150×150×10mm。支护后巷道围岩变形如图2所示。

　　图2 支护后巷道围岩变形剖面图

　　从图2可以看出支护后巷道变形量显著减小，顶板变形量仅为10mm，围岩变形得到了有效地控制。

　　③锚杆快速安装工艺

　　顶板锚杆采用锚杆快速安装工艺，打眼后依次装填MSCK2835(Φ=28mm，L=350mm)和MSZ2350(Φ=23mm，L=500mm)2种不同树脂锚固剂，锚固剂到达孔底后开动锚杆机进行搅拌，直至打开阻尼塞并上紧锚杆，完成初锚。5min后采用扭矩放大器重新紧固至400N.m，完成全部安装。该工艺最大限度发挥出锚杆机额定转矩的功效，实现了初锚后即可对巷道围岩进行主动支护。整套工艺大大缩短了锚杆安装时间，减少了工序，提高了支护效果，确保了安全生产。

　　2.5 快速掘进工艺配套

　　MH-620掘进机应用后，积极进行技术研究，提高掘进施工效率。

　　(1)配套自主研发的机载临时支护：研发MH-620掘进机专用配套机载液压临时支护装置，优化了锚喷巷道支护工艺，取消了做初喷临时支护，减少了工序。全液压控制操作，支护快捷，安全可靠，缩短了支护时间，减轻了工人的劳动强度，减少了现场操作人员数量，提高了工效。

　　(2)配套安全可靠的全自动炮头作业平台：研发MH-620掘进机配套全自动炮头作业平台，分为两大部分，一部分是液压系统部分;第二部分是炮头护罩部分。当使用综掘机炮头切割时，就将炮头护罩往回收，附在综掘机炮头截割臂上;当综掘机停下，炮头护罩伸出。既能用作迎头高空作业操作平台，又隔离了人员与炮头的直接接触，达到了本质安全的目的。

　　(3)采用成套的湿式喷浆技术：应用国产湿喷机和改进的搅拌机，实现了锚喷巷道迎头湿喷作业。喷浆效率高，每小时喷浆4-6m³，回弹率低于5%;支护强度大：混凝土强度能达到28MPa

　　(4)先掘后喷快速掘进工艺：采用先掘后喷快速掘进工艺，喷浆拖后迎头在掘进机后进行。最大限度发挥了机载临时支护功效和湿喷机的最大效能，实现了湿喷不间断作业。同时，可以实现喷浆与切割平行作业，减少了迎头施工工序，加快了掘进速度，提高了全员工效。

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