掘進機高效掘進技術與管理

趙春雷

（太原東山煤礦有限責任公司，山西 太原 030043）

掘進機高效掘進技術與管理

趙春雷

（太原東山煤礦有限責任公司，山西 太原 030043）

介紹煤礦巷道高效掘進與管理的技術，針對煤（半煤巖）類型的巷道掘進技術及組織管理進行了詳細的介紹，指出了煤礦巷道高效掘進技術的關鍵所在。

煤礦巷道；掘進機；高效掘進；管理

隨著安全高效采煤機械在我國煤礦生產中的使用，同時錨桿、錨噴、錨桿網支護技術的研究與完善，更有利于煤巷的大量開掘，為使用機械化、自動化程度更高的采掘設備奠定了基礎。高可靠性、大功率以及自動化程度不斷提高的采煤設備已經可以使一個采煤工作面單產高達510～810 Mt/a，采煤工作面的年推進長度也已經超過了3 000 m，這就意味著需要更快的煤層巷道掘進設備的使用。因此，煤巷快速掘進成為安全高效礦井生產的重要組成部分。由于安全高效長壁工作面的推進速度很快，為使巷道掘進不影響長壁后退式工作面的回采速度，很多掘進技術應用于安全高效礦井的煤巷掘進。但目前綜掘的發展遠遠滯后于綜采。在采用綜掘機高效掘進的同時，支護技術及材料的快速發展也是保證安全高效掘進的重要因素，如何使得掘進與支護有機地結合起來以及如何有效地協調組織起來，是礦井需要重點關注和解決的問題。

1 煤礦巷道綜合機械化高效掘進技術

在目前，全國煤礦掘進巷道中大量的是煤巷，大約占礦井總掘進量的70%以上，在巷道掘進過程中所選用的設備主要采用的是適用于巖石普氏系數f=4的煤巷綜合掘進機。當前，我國大部分礦井煤巷掘進所采用綜合機械化掘進設備主要由懸臂式掘機、轉載機、可伸縮帶式輸送機、單體錨桿機、通風除塵設備及供電系統等設備組成。其中，懸臂式掘機是綜合機械化掘進系統中的關鍵設備，在實踐中如何高效地使用綜掘機對于礦井是否能夠提高掘進工效和掘進進尺發揮著非常重要的作用。在綜掘機的具體實踐使用中，如何最大限度地保證和提高綜掘機的開機率是提高巷道掘進單進水平的關鍵，因此，要想發揮綜掘機掘進的巨大優勢和作用，必須要高度重視綜掘機的機械化作業線的綜合配套問題，必須采用先進的支護技術及支護材料對巷道進行有效支護，必須加強對班組的組織管理，只有這樣才能保證采用綜掘機后有效地掘進巷道掘進的單進水平。

1.1 掘進機煤巷（半煤巖）切割順序

掘進機在具體掘進過程中根據工作面煤層中含夾矸的實際情況，截割頭切入工作面煤或巖石一定的深度（截深），然后橫掃截割。即停止機器移動，鏟板和后支撐緊貼底板，以S割煤程序進行割煤，擺動懸臂切割出整個巷道斷面。截割破落的煤巖落到鏟板上，經刮板輸送機、轉載機和可伸縮皮帶機轉運至主運輸系統。清底并退出一定距離，進行巷道支護，這樣便完成了掘進機的一個完整的作業循環。遇地質構造時，按先軟后硬的原則進行割煤，即先割煤，后割夾矸（斷層），當巖石硬度系數大于掘進機截割時，可采用爆破預裂配合綜掘機聯動作業采用爆破施工。施工時嚴格按截割程序割煤，進刀深度一般推薦為截割頭直徑的2/3，2刀為一個循環，截割頭在巷道輪廓形成后最后沿巷道周邊截割修整斷面，在截割過程中嚴禁割爛頂板，要盡量保證頂板的完整性和穩定性。在具體的截割過程中，截割頭的切割厚度取決于煤巖，以牽引油缸回路盡量不溢流、截割電機接近滿載、機器不產生強烈振動及落煤效率最高為原則。

掘進機進刀圖見圖1。

圖1 掘進機進刀圖

1.2 掘進機轉彎技術

在掘進機轉彎施工前，將掘進機機身和轉載皮帶斷開，利用掘進機進行轉彎。轉彎時首先利用掘進機進行擴幫，擴幫要保證巷道開口范圍在設計范圍內，每擴幫夠一排支護距離時，停止掘進機作業，及時進行錨網、錨索聯合支護，支護完好后方可進行下一次擴幫作業，當擴幫至掘進機割煤極限位置時，停止掘進機作業，將順槽的皮帶退縮至開口位置以外20 m地方，并在順槽內鋪設溜子，將掘進機的轉載皮帶拆除，然后掘進機進行轉彎割煤作業，由巷道開口處的中間位置進入巷道，在掘進機完全進入巷道施工之前，出煤采用掘進機割煤、裝煤與人工大鐵鍬配合溜子裝運煤，在掘進機割煤、裝煤過程中，溜子正常運轉，當掘進機完全進入巷道10 m后，將順槽的溜子拆除，將皮帶延伸至巷道位置，并在巷道內進行溜子鋪設，隨著巷道的掘進，逐步進行延伸溜子，當巷道掘進至25 m后，安設掘進機轉載皮帶，進行綜掘正常作業，巷道每掘進9 m在巷道內集中進行一次溜子的對接鋪設工作，在巷道內形成綜掘系統。

1.3 裝備標準化綜掘作業線

東山煤礦從2005年開始裝備掘進機，到2008年形成3套標準化綜掘作業線。掘進時采用EBZ135型掘進機進行割煤、落煤、自行裝煤，通過機載橋式轉載機轉載到膠帶輸送機上；采用MQT-130型氣動錨桿鉆機鉆眼進行支護；調度絞車+礦車輔助運料；人工清理浮煤淤泥等全部工序，由此形成整條標準化作業線。順槽采用橋式轉載機配合SJ一8O（150）型膠帶輸送機。各種配件在數量上除滿足每條作業線外，還應根據實際情況留有一部分備用。

自2005年使用掘進機以來，2005年東山煤礦年掘進進尺為7 823 m，2008年公司掘進進尺為10 113 m，2006年以來的3年里平均每年提高763 m，同時掘進隊組由原來的5個減少為3個，從這一組數據看出，走掘進機械化發展之路是解決礦井高產高效的關鍵問題。而且，2010年1月份創出大斷面掘進月進尺350 m的高水平，緩解了礦井工作面銜接緊張的壓力，為礦井完成全年生產任務及明年的采掘接替奠定了堅實的基礎。EBZ135掘進機技術參數如下：

型號：EBZ135掘進機；截割煤巖強度/MPa：≤70；行走電機功率/kW：17 kW/臺；行走速度/m·s：0～6.6；刮板電機功率/kW：10 kW/臺；刮板鏈速度/m·min：61；裝機總功率/kW：258 kW；電壓，v：AC1 140/660 V；整機重量，t：38.8；總長/m：8.92；總寬 /m：2.8；總高/m：1.48；爬坡能力：±18°；臥底深度 /m：0.2；高度 /m：4.0；寬度 /m：5.1；面積 /m2：20；結構見圖 2。

圖2 結構圖

1.4 錨桿（索）支護工藝

1.4.1 先進臨時支護的使用

在巷道掘進與支護作業中，臨時支護的使用是否適合頂板的條件對支護工藝起很大的作用，會對掘進進度有一定的影響。在傳統的巷道掘進中采用前探梁臨時超前支護對空頂區域進行臨時支護，在這樣的臨時支護下，一方面臨時支護對巷道頂板的穩定性沒有起到主動支撐的作用，安全可靠性差；另一方面臨時支護與頂板為點接觸，對工作面的空頂區域沒有形成大面積的有效保護，遇有頂板穩定性差時不容易起作用。臨時支護的前移主要靠人工進行作業，勞動強度較大，一定程度上相對降低了掘進作業時間。

隨著科技及煤礦設備的發展，現在有些礦井將正使用的臨時前探梁逐步改為新型的機載式臨時支護機，由原來對巷道頂板的被動支護改為有效主動支護，很大程度上維持了巷道頂板的穩定性與完整性，大大減輕了工人的勞動強度，降低了使用臨時支護的占用時間，提高了安全性及綜掘機的開機率，一定程度上對提高單進起到了促進作用。

1.4.2 先進錨桿（索）支護技術的應用

在煤礦巷道掘進過程中錨桿（索）的支護速度，取決于支護工藝、材料和設備。在支護工藝上應大量推廣錨桿（索）支護技術，采用科學合理先進的支護工藝及材料，在保證安全的前提下，降低支護密度，減少工作強度，做到支護工藝、材料與設備的相互融合，從而提高支護速度和巷道掘進速度，解決采掘接替緊張的局面。東山煤礦在15號煤層綜放面的首次掘進中，采用以錨索支護為主，錨桿支護為輔的支護形式，巷道斷面為4×2.6 m，錨索排距0.8 m，每排5根錨索（錨索長度為6 m），平均每根錨索鉆孔兼上錨索攪拌共用時30min；每排3根錨桿（錨桿長度為2.4m），間距0.8 m，平均每根錨桿鉆孔兼上錨桿攪拌共用時3 min；從現場統計的支護用時看，支護時間約占總作業時間的70%，在整個班組掘進期間，支護時間太長，導致綜掘機開機率不高，平均每月掘進進尺為120 m，直接影響了掘進進度和采掘接替。

2 綜合機械化高效掘進管理

2.1 現場勞動組織管理

（1）科學合理地分配人力資源，合理組織生產，嚴格實施“班進尺、日計劃、周考核”進尺目標管理制度，積極改革施工工藝。東煤公司設計能力為年產150萬t，全礦現有3個綜掘隊和2個綜采隊。隨著綜采產量增加，年度掘進巷道的消耗加大，全礦堅持“采掘并舉，掘進先行”的方針，在3年時間共購進掘進機6臺，投入生產5臺，綜掘隊依靠科技進步，強化管理，嚴格實施進尺目標管理制度，綜掘進尺年全年任務順利完成，為保障采掘接替打下了堅實的基礎。

（2）加強施工組織管理，落實各項責任制，加強施工質量驗收，避免出現返工現象，合理安排各個工序之間的工作，做到人員定崗、定責，確保施工環節的連續性。

（3）堅持正規循環作業，確保每班按質按量完成本班任務，不給下一班遺留問題，使得下一班不用受到上一班遺留問題的影響而影響本班的正常作業，避免了當班窩工現象的發生，確保開機率的正常。

2.2 強化設備管理

（1）在機電管理上推行專人包機責任制。每班必須保證有專人進行檢修維護，各機組司機及相關工序的操作人員必須配合維修人員對設備的檢修維護，有異常現象及時進行處理，嚴禁設備帶故障運行,避免機電設備事故的擴大化；建立機電設備的定期檢修維護制度，檢修過程中不得敷衍了事，確保在用的各種設備處于完好狀態，減少因設備事故的影響導致不能正常掘進，使綜掘設備的管理正規化。

（2）建立完善的掘進機日常管理制度。掘進機司機及其他機電設備的操作工和跟班維修工在當班生產任務結束升井后,要認真填寫當班機電設備運行記錄，并將當班機電設備的運轉情況向下一班相關人員交待清楚，有問題及時處理，在掘進中嚴禁機電設備帶病運行，確保機組及機電設備的開機率，保證不因設備故障而運行正常施工。

Mechanical Boring Machine Highly Effective Tunneling Technology and Management

Zhao Chunlei

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TD421.5

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1000-8136(2011)05-0127-02