煤巷大傾角上山機掘技術應用

摘要：針對我礦地質條件復雜，掘進效率較低，生產接替壓力大的特點，改進掘進工藝，打破掘進機上山掘進最大坡度為16°的限制，在26度上山煤巷掘進中成功應用掘進機掘進。對施工工藝、支護工藝及設備使用安全做出分析，推廣開來實現復雜條件下安全高效掘進。

關鍵詞：掘進機 26度上山煤巷 安全高效掘進

1 基本情況介紹

葛泉礦井田地質條件復雜，煤層賦存不規則，在工作面順槽的掘進中煤層經常出現異常，需要大坡度上下山掘進。我礦掘進時采用EBZ100型掘進機，該型號掘進機屬于懸臂式縱向截割的部分斷面掘進機，可用于截割任意斷面形狀的井下巷道。該掘進機適應坡度在±16度左右，按照正常工藝掘進不能適應我礦特殊地質條件下掘進需求，只能改為炮掘，掘進效率較低，工作面圈掘時間較預期延長，影響工作面正常接替。為解決大坡度上下山掘進問題，經過長時間的研究及經驗積累，形成了一整套大坡度上山機掘工藝經驗，并在我礦1621工作面成功應用。

1621工作面位于葛泉礦南翼二采區，夾在F7斷層及F4-3斷層之間，東為2#煤露頭，西為鐵路保護煤柱，南為F4-3斷層，北為F7斷層。掘進總工程量1144m，其中1621運輸巷473m，1621運料巷547m，1621切眼30m，1621探巷85m，絞車窩9m。該工作面總體為單斜，東高西低，煤層傾角最小10度，最大28度，平均19度；根據該區域鉆孔資料分析，煤層厚度基本穩定，在2.16～4.01m之間，平均煤厚2.8m。1621工作面平均走向長420m，平均傾斜長95m，設計儲量15.6萬噸。按月產3.0萬噸，服務時間為5.2個月。運輸巷、運料巷設計規格均為4×2.8m，采用錨網索聯合支護。為保證南翼工作面正常接替，工作面兩巷擬采用掘進機施工。實際掘進中，煤層傾角最大達到28度，經過認真研究、探索、實踐，采用“臺階式掘進”技術，解決掘進機大坡度上山掘進問題，并采用一系列措施解決了施工期間掘進機下滑和后路可伸縮80皮帶大坡度情況下的安全延長問題。

2 “臺階式”大坡度上山掘進成功歷程

2.1 研究思路 根據EBZ100掘進機的適用條件及現場實際施工情況可以知道，上山機掘時，其適合于上山坡度在16度或小于16度的情況，大于16度，就會出現掘進機履帶打滑，無法正常爬坡。有時采取后支撐墊方木等方法，但是改變坡度范圍較小，難以適應高達28°坡度的施工要求。所以，將掘進機上山掘進坡度定為已知條件，再尋找其他可改變因素，也就是改變巷道坡度。也就是采取措施，使施工現場的坡度由大坡度“變”為16度，像爬“臺階”一樣，使掘進機始終處于16度上山坡度范圍內，確保掘進機先站穩，履帶不出現下滑，然后實現掘進機進行正常煤壁截割。按照該項思路進行實際施工驗證。

2.2 實際施工 在思路上感覺可行后，將該掘進方案投入到實際生產中，實際生產中發現其他問題。

掘進機能夠爬上大于16度的坡度巷道后，進行正常的煤壁截割和出煤。但是，由于臺階長度有限，只能在掘進機履帶爬行范圍內，掘進機后路巷道坡度仍較大，掘進機的截割問題解決了，但是迎頭煤層截割高度較大，后路巷道坡度仍較大，橋式皮帶及運輸機都處于大坡度上，掘進機截割時迎頭產生的煤、巖塊會直接翻滾而下，對掘進機鏟板兩側清煤人員的安全產生威脅，刮板輸送機機頭到轉載皮帶轉載點、轉載皮帶機頭至80皮帶機頭轉載點和轉載皮帶及80皮帶上都會出現煤、巖塊在皮帶上滾動、滑落的情況，隨時威脅著后路行人及施工人員的安全，運輸問題上具有重大安全隱患，必須解決滾渣問題。

另外，掘進機后各運輸設備均處于正常煤層坡度上，設備的延長及固定問題顯現出來。轉載皮帶后的80皮帶，必須隨掘進機向前掘進，及時進行間隔延長，才能使整個運輸系統不斷線。在平巷或坡度較小情況下的延長，80皮帶機尾由掘進機后連接的液壓千斤頂拖到哪里就停在哪里，不會自己移動。而18度以上的坡度則會由于皮帶機尾自重的下滑力及長距離大坡度情況下頂、底皮帶自重的下滑力的作用，當千斤頂將機尾拖到某一處后機尾會自動向下滑動，不僅帶來工作上的返工，而且給延長機尾的施工人員及機尾以下的施工人員帶來安全隱患。必須采取措施對皮帶機尾進行固定，防其下滑。

2.3 解決施工難題措施

2.3.1 掘進機大坡度上山“臺階式”行走掘進工藝。結合掘進機尺寸，并經過實際施工試驗，“臺階”定為寬3.2～3.5m，坡度為上山14～16度。掘進時兩排為一個循環，每排0.9m，循環進尺1.8m，實際截割至少2m。為保證每班至少進行兩個循環，確定臺階的長度為5-7m。

臺階的施工主要通過前頭掘進機炮頭臥底，后頭在掘進機的履帶下、后支撐下交替加墊規格為0.8m長的半圓、道木，使掘進機掘進適用范圍加大，形成14～16度的臺階，便于掘進機爬坡。

臺階施工的關鍵為履帶及后支撐下的支墊，施工中，每班抽調專門人員負責這項工作。要求掘進機每側各配2人共4人專門負責履帶和后支撐的支墊。支墊施工的順序為：支墊左右后支撐→打起左右后支撐→支墊左右履帶→放下左右后支撐→支墊左右后支撐。這樣循環往復進行，直到履帶的坡度達到掘進機工作適應坡度。支墊過程中，支墊人員與掘進機司機必須相互喊話呼應配合。同時，為預防事故發生，要求支墊過程中，當班的班組長必須現場指揮，并負責觀察掘進機的行進情況，當發現異常時，必須及時示警撤人。

施工臺階使迎頭巷道凈高增加0.6～0.8m，當掘進機履帶通過后，要及時將掘進機兩側的浮煤填于機身后，保證巷道成形。由于掘進機履帶正前、機身正前和鏟板下存有的浮煤會阻礙其向上行走，增加其爬坡難度。所以，要求在掘進機支墊好準備行走爬坡前，必須對履帶正前、機身正前和鏟板下的浮煤進行清理，為掘進機爬坡清除障礙，減少阻力。

2.3.2 針對大坡度機掘施工采取的安全措施。為解決截割時迎頭煤、巖塊滾落，威脅掘進機兩側清煤人員的安全問題，經過現場觀察分析，采取如下措施：要求清煤人員在掘進機截割迎頭斷面下半部分時進行清煤，因為此時產生的煤、巖塊由于坡度小不會滾動；當截割上半部分斷面時，停止清煤，站于巷道安全側，同時，采取手持高1m寬0.5m厚0.03m的木板護住兩腿及兩腳的措施，防止煤、巖塊滾動傷及腿和腳。

對于后路運輸設備滾渣問題，采取如下措施：①轉載皮帶兩側分別加設0.6m高的隔離護網，防止煤、巖塊自轉載皮帶上滾落傷人。②轉載皮帶機頭和80皮帶機尾搭接處吊設長5m左右的廢舊皮帶，使落煤點處飛動的煤、巖塊動能在廢舊皮帶的阻擋下消除，從源頭上減少煤、巖塊的飛滾。③在80皮帶人行道側的縱梁及頂板之間采用8#鉛絲聯接0.85×5m規格的幫網組成防護網。每間隔3m采用8#鉛絲雙股交叉穿入幫網中，將幫網固定在縱梁和頂板頂鋼帶之間，起到繃緊和固定的作用，同時，幫網和縱梁之間及幫網和頂鋼帶之間均采用14#鉛絲雙股間隔0.2m固定，防止滾動的煤、巖塊飛出皮帶的范圍傷人。

2.3.3 固定皮帶機尾，防止皮帶下滑。針對80皮帶機尾下滑的情況，將延長皮帶分為兩步進行控制。第一步是控制皮帶在液壓千斤頂沒有將機尾拖到位前即拖移期間的臨時下滑問題，第二步是皮帶機尾拖動到位后的機尾固定。

機尾沒有拖到位前，由于液壓千斤頂與掘進機之間連接的40T大鏈需要不斷縮短，必須將大鏈從跟皮帶機尾連接的液壓千斤頂上臨時拆除，由于此時機尾沒有任何控制措施，這就為機尾下滑提供了條件。要想避免機尾下滑，就必須在大鏈從跟皮帶機尾連接的液壓千斤頂上拆除前，將皮帶機尾臨時固定住。固定時采用兩根3m的皮帶縱梁分別戧在皮帶機尾與巷道兩幫之間，臨時固定住皮帶機尾?？v梁的一頭戧于皮帶機尾架的鋼板加固三角處，另一頭加墊木盤戧于巷幫，并要求縱梁兩側對稱戧好機尾。做好臨時加固，確認機尾沒有下滑的危險后，方可拆除液壓千斤頂上的大鏈，采用該臨時加固方式，將機尾拖移到位。機尾拖到位后，將皮帶機尾固定。固定時采用2根Φ16×2000mm的圓鋼幫錨桿分別配1卷Z2360的樹脂藥卷進行地錨固定。為了預留樹脂藥卷凝固時間，地錨必須提前在預定的機尾位置提前打好，在機尾拉到位后，先采用40T大鏈配合錨蘭、螺栓將機尾連接到地錨上進行固定，然后方可拆除液壓千斤頂上的大鏈，達到防止機尾下滑的目的。

3 結束語

通過采用人為改變巷道坡度為掘進機適宜爬坡坡度、強化對掘進機的支墊、迎頭采用錯時清煤、運輸轉載點采用吊掛皮帶防飛塊、皮帶兩側采用加掛專門防護網防煤巖塊滾動傷人、延長皮帶采用縱梁臨時戧皮帶機尾、地錨固定皮帶機尾等措施，采用EBZ100掘進機在1621運輸巷巷道坡度由10度增加到最大的26度的施工過程中，機掘進尺每小班始終保持在4排，全天進尺保持在12排即10.8m的進度。與原來相同坡度情況下采用炮掘相比，效率提高至少一倍以上。

目前，井工煤礦往往地質條件比較復雜，受地質條件限制，巷道施工過程中，常會出現巷道坡度變化較大的情況。探索、研究大坡度機掘施工技術，必將會有力提高巷道掘進速度，促進煤礦高產高效礦井建設步伐，具有較好的應用前景和現實意義。

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作者簡介：王義?。?967-），男，河北邢臺人，中級工程師。