近期，煤业公司生产技术部高级工程师李亮有点忙。记者见到李亮时，他和安徽理工大学矿用履带式注浆泵车研发团队的负责人商谈刚结束。“岩巷炮掘从‘探、掘、支、排’到‘装、封、护’，各工序全部机械化已先后在顾北、潘二等矿实现，目前正进入全面推广阶段。从去年底到现在，已经有多家兄弟单位来集团公司参观学习。”

做研究、看现场、作交流，李亮忙得不可开交，却又甘之如饴。细细算来，本土煤业从2018年组建首支岩巷炮掘支护机械化作业线，到如今的“探、掘、支、排、装、封、护”全工序机械化作业，从单一技术装备应用到全流程体系化融合发展，已整整努力了6年。

6年来，在本土煤业，以顾北矿为代表的岩巷炮掘全工序机械化作业体系先后取得国家知识产权局“专利证书”2项、中国安全生产协会第四届“安全科技进步奖一等奖”1项。日前，《顾北矿岩巷炮掘全工序全机械化作业研究与应用》又荣获中国煤炭工业协会“2023年煤炭行业标杆案例”，集团公司第一届青工“五小”金成果。

岩巷高效炮掘亟待提升

实施岩巷全工序机械化作业箭在弦上

近年来，随着集团公司“少人则安，无人则安”安全生产理念深入人心，综掘施工成为岩巷施工的首选。但传统的炮掘施工并非就此消亡，在一定范围内仍发挥着不可替代作用。“炮掘，作为煤矿掘进的主要施工工艺之一，时至今日仍在矿井的小结构巷道、硬岩掘进等施工中加以应用。同时，对于石门揭煤等特殊地段施工，《煤矿安全规程》明确规定必须采取远距离放炮作业。”李亮说。

保采接替，岩巷先行。近年来，随着装备工艺的不断升级，岩巷综掘安全高效快速掘进工作取得突破性进展，但相比之下，岩巷炮掘发展则较为落伍。当前，本土各生产矿井岩巷炮掘施工断面通常为宽5.4米、高4.3米的大断面，施工高度远超一层楼，传统的“风锤打眼+耙矸机出矸+风动锚杆支护”的炮掘施工工艺，不论是顶帮支护还是打眼作业，作业人员都需站在临时搭建的脚手架上作业，且长时间近距离贴近迎头施工，人海战、贴身战成为常态，作业人员不仅劳动强度大，还面临着顶部掉矸和迎脸片滑等巨大安全风险。

“仅施工脚手架这个环节，一搭一拆，就得4至6人、半个小时左右，体力消耗大，且搬运、拆除大板等，稍有不慎，都可能引发安全事故。”谈及传统的岩巷炮掘施工方式，顾北矿开拓202队职工朱延安感慨地说。

不止如此，传统岩巷炮掘各施工工序半机械化，甚至纯人工操作，直接拉低了施工效率，如不加以改进，将无法满足矿井高产高效需要，直接影响生产接替。

“近年来，煤业公司在岩巷炮掘安全高效施工上想了不少办法，先后引进了凿岩台车、钻装机、锚杆（锚索）钻车等新设备新工艺，打眼、支护、排矸等工序逐步实现了以机械化替代人工，但装备技术不成体系，各工序衔接不畅，个别工序，如装药、封孔及迎脸防护等仍需人工操作，效率效益提高不太理想。”集团公司相关专业人士表示，发展岩巷安全高效炮掘，实施全工序机械化作业箭在弦上，这是必须要迈过去的坎。

从单一应用到体系化作业

全工序机械化新路径取得突破

走进顾北矿开拓202队施工的北一1煤采区底板胶带机上山掘进工作面，迎头矿灯闪烁，一名职工正操控着钻装机在迎头一侧出矸，而另一侧锚杆钻车作业平台上的两名职工则在施工上部锚杆……施工迎头，包括监护人员在内也就四五个人。“我们将迎头作业人员分成两拨，一拨操控钻装机，一拨操控锚杆钻车，模块化的分工协作在促进平行作业最大化的同时，实现‘少人则安，无人则安’”。现场跟班副区长陈建国介绍道。

科技创新是发展新质生产力的核心要素，企业则是科技创新的主体。顾北矿岩巷炮掘实现了从“探、掘、支、排”到“装、封、护”全工序机械化施工，源于本土煤业多年来坚持不懈的创新探索。在很长一段时间里，岩巷炮掘机械化受制于装备技术发展的成熟度，以及适应性等问题，发展较为缓慢。“为了打破这样的局面，我们建立从基础研究到新设备新工艺引入，再到消化吸收，现场应用的全流程体系，解决了炮掘装备落后，以及部分新设备新工艺引入后‘水土不服’的痛点难点。”煤业公司专家张九洲说。

为此，本土煤业与三一重工、?安徽理工大学等国内知名制造企业和一流科研院校展开合作，就岩巷炮掘全工序机械化施工进行攻关，逐步形成了“钻装机+锚杆钻车+矿用履带式注浆泵车”一套比较成熟的设备工艺组合，同时辅以皮带机集中控制、保护精准定位、自动夹带装置、智能云喷雾、Wi-Fi基站等信息化、智能化装备 。

“施工中，我们采用钻装机打眼、破矸、出矸；利用锚杆钻车支护顶板、帮部；通过矿用履带式注浆泵车进行装药、封孔及迎脸防护等，将各施工工序无缝有效衔接。”参与创新岩巷炮掘全工序机械工艺研究与应用的顾北矿开拓二区高级工程师杨赞赞表示。矿用履带式注浆泵车装备及工艺的运用，打通了岩巷炮掘全工序机械化施工的最后一公里，是关键一招，使得各道作业工序间有效衔接起来，流程变得更加顺畅，效率效益更加明显。原本单班15人完成的全流程作业，现仅需8人至10人即可完成，效率较传统炮掘提高30%以上。

创新步履不停

岩巷炮掘安全高效快掘曙光在前

去年，本土煤业岩巷炮掘全工序机械化继在顾北矿首次成功应用后，今年潘二矿一条作业线也实现了这一目标。李亮介绍，技术创新是岩巷炮掘机械化由单一应用到体系化推广的关键，而在这期间，设备工艺的改进完善是最难的部分。如矿用履带式注浆泵车，从最初的单个机械化装药、封孔装置的人工挪移，到后来的装药封孔一体化、实现自动行走，再到配置“新型防护网”，具备迎脸防护功能，几乎所有的工艺都需要微调，需要不断去尝试。

“我们原本采用金属网防护+锚杆锚固，但考虑到成本等问题，经反复测试，最终改用抗拉、抗静电、抗燃，以及不吸水、质地轻柔的‘新型防护网’，并配套设计了‘快接闭锁挂扣’‘锚杆承插辅助固定’等装置，实现快速摘挂、循环复用；通过定位标识和优化‘双人快铺’工艺，实现迎脸防护网的精准快铺……仅此道工序，每月可节约112.5个工时，节约迎脸防护网、锚杆等材料成本 3.6万余元。”陈建国补充道。

目前，本土各生产矿井都在积极应用岩巷炮掘全工序机械化施工，但要想标准化、系列化推广，还需不断加以改进完善。“目前钻装一体的钻装机已经使用成熟，但在小结构小断面掘进过程中仍存在一定的局限性。钻装机本身长11米，机动性和灵活性还不够理想。”杨赞赞表示，下一步将继续探索小型钻锚机的研发和使用，通过缩小设备尺寸和实现“打眼支护一体化”等方面，在提高设备的机动性、灵活性上进一步取得突破。

从煤业公司生产技术部了解到，目前本土矿井岩巷炮掘进尺量仍占到岩巷进尺总量的25%左右，岩巷炮掘施工还将面临巨大压力和挑战。张九洲透露，岩巷炮掘全工序机械化施工仍在进行工艺和技术改进，一方面要紧跟前沿技术，不断推进装备工艺的迭代升级，另一方面要加强人才储备，打造更多专业性复合人才，以期适应岩巷炮掘发展需要，促进施工效率、效益“双提升”。（魏强）