煤炭企業安全高效快掘新模式的探索與應用

范士福 楊田田 陳 希

（山東新巨龍能源有限責任公司，山東 菏澤 274918）

新巨龍公司所屬巨野煤田具有厚表土層、大埋深等特點，巷道掘進受礦壓影響推進進尺不能得到顯著提升。新巨龍公司通過開展“掘進質量效率提升年”活動，進一步精研掘進接續、優化勞動組織、理順生產工序、做優快掘保障[1-7]，切實提高了巷道單進進尺，探索了煤礦巷道安全高效快掘新模式，助推了煤炭企業安全穩定可持續性發展。

1 快掘隊伍建設

1.1 抓生產準備，促基礎條件提升

1）強化責任落實，嚴格安全管理。以安全為前提，全面抓好工作面工程質量管理，實現工作面以質量保進尺、以質量保安全的安全生產質量觀；合理組織生產，嚴禁出現突擊生產現象；對現場存在的安全隱患進行具體詳細的排查，做好隱患治理工作，確保實現工作面安全生產；對現場存在的重大安全隱患必須停止作業，對現場進行停產整頓，整改完成后方可進行生產；及時了解掌握包保對象的思想動態，確保責任范圍不發生安全生產事故。

2）樹牢“準備大于生產”的理念，圍繞“人、機、環、物”等關鍵因素，超前破解制約掘進效率提升的難點痛點，最大程度地為快掘隊施工創造有利條件，筑牢掘進效率提升的基礎。開展盯班寫實，建立盯班寫實考核制度，從“生產組織、施工工序、正規循環、機電設備、勞動組織”五方面，查找制約掘進效率的因素，動態掌握現場實際，優化施工方案。

3）嚴抓正規循環。實行“三排兩定”制度，即檢修班精排人員、工作量、檢修計劃，定時開機卸壓，實現檢修班不留尾工，從而確保生產班的定時開機掘進，并對掘進開機率、正規循環率進行總結分析。

4）規范一次成巷施工標準。嚴格按照一次成巷標準組織施工，將巷道成型作為底線標準，同時做優管路吊掛、帶式輸送機質量、水溝施工、風筒質量、單軌吊梁等輔助工程的精細化管理，確保一次成巷。

5）實行掘進區隊區域化管理。根據接續規劃，快掘區隊分采區、分區域集中管理、就近管理，實現設備、物料、工具、人員、管理資源共享，實現人、機、環、物最優匹配。

1.2 抓裝備升級，促施工效率提升

1）標準化配置。規范掘進設備配套標準，盾構機作業線配置為TBM 盾構機+自移式機尾+變頻式可拐彎連續帶式輸送機+大容量儲帶倉+專用單軌吊；巖巷作業線配置為MH620 型掘進機+永磁滾筒+大容量儲帶倉+專用單軌吊；煤巷作業線配置為EBZ260M-2H 型掘錨機+自移式機尾+永磁滾筒+專用單軌吊+順槽車。

2）系統化保障。一是建立“一站式運輸線”，掘進工作面配備專用單軌吊，對支護料進行專線專送、直達工作面，保證工作面全天用料供給，節約人工2 人/班。二是實現帶式輸送機集中控制，除工作面跟機帶式輸送機外，全部實現集控，并由專職工區統一管理。三是人員專線運輸，配備快掘隊專用膠輪車，直達施工地點；對長距離步行巷道配備順槽車，直達工作面，實現人員第一時間下井、第一時間到位，減少無效作業時間。

3）液壓化提升。將液壓系統引入掘進工作面，在提高支護強度和防沖安全性的同時，減少復棚工作量，同時進一步探索研究掘進液壓系統的開發利用，以設備的高可靠性為前提，充分調研液壓鉆機、液壓自移機尾等“液壓化”設備，實現液壓系統掘進施工作業多樣化、高效化，不斷提高掘進安全高效水平。

4）組合式除塵。應用成套礦用干式除塵風機進行降塵，將除塵風機吸風口延伸至距工作面不超過5 m 范圍內，并在供風風筒末端安裝降速裝置，降速裝置側向形成出風口；在切割期間，工作面局部風機風流經長距離巷道壓入工作面，并在后部降速裝置處人工形成一道阻風屏障；工作面粉塵通過干式除塵風機吸風口吸至風機進行去除。

5）智能化減人。通過對EBZ-260 掘錨機智能切割系統進行人機分離、遠程控制、記憶切割三步走升級改造，逐步實現一鍵自動切割功能并成熟使用。通過供電設備集成控制，對掘進工作面掘錨機、支護臺車、噴漿機、水泵等設備全部由智能控制中心控制，1 人操控所有設備開停，同時在線視頻監測各個設備的運行狀態，并實時反饋運行數據。

1.3 抓隊伍建設，促素質能力提升

1）推進精益班組建設。創新推行“五個一”精細化管理模式，做到精益安全管控、精益生產管控、精益人員管控、精益費用管控、精益質量管控，將各項生產管理指標量化管理，實行日清日結、量化考核。

2）管控重點關鍵人員。一是實行目標化責任制，對每班作業計劃完成情況進行聯責考核，強化班組長、副區長、區長等重點關鍵人員的作用發揮；二是成立專業化班組，從專業人干專業事入手，成立司機班組、支護班組、機電維護班組，優化勞動組織，提升切割、支護、設備快速修復等業務水平；三是特殊工種培訓，重點對掘進機司機、帶式輸送機司機、機電維修工等特殊工種人員進行培訓，每月對1 種特殊工種進行集中培訓，提高特殊工種上崗質量。

3）積極對標學習。成立學標、對標工作領導小組辦公室，負責學標對標工作的指導、調度、評價、考核等日常工作，并要求各單位根據企業發展現狀，明確自身短板弱項，在圍繞安全生產、經營管理、成本管控、市場開拓、增收增效、設備保障等方面，同時全面做好現場管理、技術管理、后勤管理工作等各個專業的選標對標，并制定外出對標學習計劃，定期組織到優秀煤炭企業學習先進經驗，積極組織開展區隊、班組間對標學習；營造學習氛圍，提升工程質量。

2 保障措施

2.1 技術保障

1）一是單項工程超前設計，施工組織設計、超前考慮；二是月度計劃制定，日常進尺分析考核，斷面選擇、差異化支護設計、施工工藝優化工作，工程質量驗收、隊伍協調等工作；三是防沖評價的制定、審批，對卸壓措施差異化優化、卸壓工藝研究，升級卸壓機械化裝備，提高卸壓效率。

2）嚴格進行地質分析預報制度，每周進行一次地質分析會，工程技術人員在施工現場及時記錄地質條件變化。公司總工程師組織專業技術人員分析總結現場斷層、探放水等資料，提高生產地質條件預測預報準確性，為巷道布局、層位布置優化提供準確的地質資料。同時強化工程技術人員培訓，提高工程技術人員素質，更好地指導現場生產，為快速掘進施工提供超前預測和技術指導。

2.2 生產保障

強沖擊地壓危險區日進尺不大于6 m，中等沖擊地壓危險區日進尺不大于8 m，弱沖擊地壓危險區日進尺不大于10 m；迎頭預卸壓孔孔深不小于25 m，并保留10 m 的保護帶。配合使用微震系統、KJ649應力監測系統等實現對巷道的沖擊危險性監測。通過合理設備配套選擇，堅持“掘進智能化、支護機械化、卸壓自動化”的理念，繼續加強高效掘進配套設備調研研究，加快設備投用，依靠裝備升級提高施工效率。抓好關鍵設備安裝驗收與考核，理順安裝、交接流程，提高安裝質量。機關部室及輔助工區負責掘進施工地點掘進期間所需設備、配件供應，保證排矸、通風、供電、制冷、壓風、防塵系統穩定可靠，負責現場施工期間安全監督檢查工作。

2.3 安全保障

1）安全監測系統。掘進工作面必須設置甲烷傳感器，懸掛在距迎頭不超過5 m、距離回風口10～15 m、距頂不大于0.3 m、距幫不小于0.2 m 的風筒對側。當甲烷濃度達到1.0%時能夠自動報警，并能夠自動切斷巷道內所有非本質安全型電器設備的電源。距迎頭10～15 m、距底板1.5～2.0 m、距幫部不小于0.5 m 安設一組粉塵傳感器，監測回風流中粉塵濃度

2）人員定位系統。在重點區域出入口、限制區域、巷道分支位置等地點安設人員定位控制監測基站。人員定位系統具有記錄攜卡人員出（入）井時刻、出（入）重點區域時刻、出（入）限制區域時刻等功能，能識別多個同時進入識別區域的識別卡。

3）應急廣播系統。掘進工作面配備應急廣播系統，廣播基站距掘進迎頭不得超過50 m，隨掘進及時前移。當發生緊急事故，現場施工人員通過語音廣播系統直接向調度指揮中心匯報，調度指揮中心也可通過語音廣播系統直接向掘進工作面發出應急指令。廣播系統的傳輸語音必須清晰，確保應急指令準確發出。

4）調度通信系統。距工作面30 m 處安設一部電話，電話配電話亭、號碼牌，要求通信線路暢通無阻，通信信號清晰，通信效果靈敏、可靠、有效。電話提機5 s 直通調度指揮中心，能夠和調度指揮中心、區隊值班人員及井下所有地點相互直接聯系。

3 應用快速掘進作業線

快速掘進作業線主要由掘錨一體機、自移機尾及帶式輸送機集中控制系統組成，通過設備間的相互協同控制實現掘進、支護、運輸等工序的高效銜接，涵蓋了掘進系統工藝需求的全部環節。新系統改變了原有掘進系統的生產模式，減少了人員投入，功能更加完善，自動化、信息化程度得到進一步提高。正常掘進作業時，掘錨一體機截割下的煤經自移機尾轉載至永磁電動滾筒，通過帶式輸送機集中控制系統實現多部帶式輸送機的集中管控，實現運輸系統的無縫銜接。同時，機載鉆臂緊跟掘錨一體機完成巷道頂、幫的錨桿支護，自移機尾通過千斤頂實現自主前移，從而實現掘進、支護的快速作業以及煤流的連續運輸。

3.1 掘錨一體機快速切割及支護技術

掘錨一體機采用EBZ260M-2H 掘錨機，最大定位切割斷面25 m2，可切割巖石的最大單向抗壓強度不大于80 MPa，縱向工作坡度≤±16°。掘錨一體機截割頭帶有伸縮功能，在不動掘進機的情況下，能實現連續截割2 m 的循環進度；錨護作業與切割作業功能實現完全閉鎖互不干擾，割煤、支護、錨裝連續一體化，掘支護主要工藝實現完全機械化，極大地提高了掘進效率；配備液壓前探梁臨時支護裝置，可實現零空頂距及時護頂和機械錨裝，替代原有的人工前探梁臨時支護方式；配套使用2支機械鉆臂，機械鉆臂可實現2 組人員平行作業，可直接對錨桿施加預緊力，鉆孔效率高，成孔質量好，藥卷攪拌效果好，錨護強度高；機械鉆臂可自轉360°范圍，在不動整機的情況下，實現兩排頂、幫部錨桿高效施工。

3.2 自移機尾快速移機

智能化掘進工作面邁步自移機尾，以自移千斤頂為動力，自移行程0.8 m，可以實現切割、支護等工序與前移機尾平行作業。該裝置具有帶式輸送機跑偏調整、推移方向校直和自行前移功能，與帶式輸送機相配合實現矸石運輸、轉載的通暢及良好銜接。系統由機尾部、中間部、附屬部、液控系統、電控系統等組成，可實現自行邁步移動，減少輸送機機尾移動與掘進機移動的干涉，大大提高工作效率，降低勞動強度，簡化輸送機機尾與工作面二運帶式輸送機的搭接，提高輸送機機尾的移動速度。

3.3 帶式輸送機集中控制系統

帶式輸送機集中控制系統采用KTC101 通信、控制、保護綜合控制系統，可實現帶式輸送機的保護、控制、沿線通話、故障檢測、漢字顯示及語音報警等功能。系統采用的是嵌入式技術，上位機采用嵌入式計算機，并配有兩個標準串口，串口采用modbus 協議，可以與外界計算機或其他采用modbus 協議方式的設備配接實現信息共享。對比傳統單部帶式輸送機專人操作的作業模式，該系統可實現從掘進工作面直到溜煤眼的全套帶式輸送機系統由1 人負責操作完成，且可完成初步的故障診斷。

4 單人截割系統

4.1 技術要求

在限員站處設置1 臺遠程監控操作臺，利用無線傳輸攝像儀將工作面影像信息進行遠距離傳輸，通過操作臺監控主機的成像實時監控工作面動態及司機狀態，并在遠程監控操作臺設置喊話裝置實時與司機進行對話交流。在掘進機操作臺上方、一運卸矸點、機身側、二運與機尾跑道搭接點、二運與機尾跑道搭接處等5 處位置分別安設視頻傳輸攝像儀，工作面實時畫面通過信號傳輸到顯示器。

4.2 操作方法

截割期間，遠程監控操作臺操作人員必須熟悉急停按鈕位置，掘進機司機必須始終處于攝像頭監控畫面之內，一旦出監控畫面，掘進機立即閉鎖。截割前，檢查工作面所需攝像頭、遠程操作控制臺等設備，確保設備完好，通信正常，并由班組長對頂幫圍巖支護情況進行排查，確保頂幫支護可靠。工作面留1 人負責工作面截割，掘進機具備自主記憶截割功能，首先由掘進機自主截割出巷道輪廓，再使用遙控器截割管控成型。期間掘進機司機通過對講機、喊話器等與限員門處人員聯系，其余人員撤出至防沖限員站以外安全區域。

5 獎懲機制

5.1 前提標準

杜絕輕傷以上人身事故和三級以上非人身事故，實現安全生產。公司設立工作基金，用于與掘進提速提效相關的技術創新、設備研發、績效考核等費用支出。

5.2 日?？己?/h3>

區隊排定正規循環日進尺計劃，未完成日進尺計劃，打破正規循環的，對分管人員進行考核，同時聯責區隊正職。實行日調度、周統計制度，調度指揮中心負責日常記錄匯報進尺，技術部負責核實每周實際進尺，并在生產例會對進尺完成情況進行通報考核。

5.3 月度考核

掘進進尺對應公司月度計劃指標，未完成基礎進尺時，對施工區隊進行考核。完成基礎進尺時對施工區隊進行獎勵，由區隊自主分配落實到個人。設立快掘示范工程三臺階獎勵基金，按基礎目標、計劃目標、奮斗目標進行區分獎懲。對應各地點完成基礎進尺時，對輔助工區進行獎勵。

5.4 開機率及正規循環考核

由調度指揮中心建立臺賬，“日保旬，旬保月”對開機率及正規循環率進行每日分析，周匯總通報考核，月排名獎懲。每天調度分析中班人員到位時間和開機時間，并由此倒推早班生產準備工作量，確保早班工作量滿足中夜班正常生產需要。

6 結語

新巨龍公司通過開展“掘進質量效率提升年”活動，單日進尺由6 m 提高到8 m，未發生安全事故，有效地保證了掘進接續及礦井生產。下一步將持續優化快速掘進作業線配置，做好新型開門設備的使用，精排細排掘進接續規劃，強化對標管理，橫向對公司內部其他區隊進行進尺對標，縱向對兄弟單位進行快速掘進隊進尺對標，從而完成快掘隊伍的高質量建設，在掘進進尺上實現新的突破，以期對安全高效快掘模式進一步完善。