連續(xù)運輸裝備和掘錨機組配套在巷道快速掘進中的成功應用

溫建剛

（中國煤炭科工集團 太原研究院，山西 太原 030006)

0 引言

我國煤炭建設發(fā)展的總趨勢是建設安全高效現(xiàn)代化礦井。通過近30年的發(fā)展，我國各大高產(chǎn)高效煤礦綜采技術(shù)及設備已達到世界領先水平，單個采煤工作面年產(chǎn)千萬噸甚至更高，礦井的接續(xù)產(chǎn)生對煤巷施工速度提出了更高要求。國內(nèi)目前使用的巷道機械化掘進作業(yè)線可分為三類：部分斷面掘進機作業(yè)線、連續(xù)采煤機作業(yè)線和掘錨機組作業(yè)線。部分斷面掘進機已經(jīng)無法滿足大斷面巷道快速掘進的生產(chǎn)要求；與掘錨機一體機于連續(xù)采煤機相比具有安全、減少掘進巷道施工量、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)勢。對于頂板軟弱的大斷面煤巷掘進，掘錨一體機比連續(xù)采煤機具有更大的優(yōu)勢。掘錨一體化代表當今世界煤巷綜掘施工的最高水平和發(fā)展趨勢。

國內(nèi)使用的掘錨機主要是山特維克公司的進口產(chǎn)品，具有代表性的有ABM20 型和BM670 型掘錨機。神華寧煤集團從2007年4月開始，先后從山特維克公司進口了2套ABM20 型和3套ABM20S 型掘錨機，與由山西天地煤機裝備有限公司生產(chǎn)的掘錨機后配套連續(xù)運輸裝備配套使用，首次用于寧東礦區(qū)羊場灣煤礦回采巷道的施工。

1 礦井概況

1.1 巷道布置概況

羊場灣煤礦13采區(qū)西翼回風大巷，該工作面位于羊場灣煤礦井田西翼13采區(qū)，其回風大巷設計于2#煤層中，沿煤層頂板掘進。所掘巷道為矩形，設計巷道斷面為（5200×3800）mm。

1.2 地質(zhì)基本概況

羊場灣煤礦13采區(qū)西翼回風大巷設計位于2#煤層中，沿2#煤底板掘進。2#煤厚6.85～7.37m，平均厚7m， 傾向 120°～140°， 傾角 8°～13°， 平均 10°。 煤層硬度系數(shù)f=1～2。偽頂為泥巖（厚0.58m），直接頂為粗砂巖（平均厚3.86m），老頂為粉砂巖和細砂巖互層（平均厚7.67m）。

1.3 支護形式

羊場灣煤礦13采區(qū)西翼回風大巷設計為矩形斷面，采用錨網(wǎng)+鋼帶+錨索聯(lián)合支護，掘進斷面19.76m2，巷道寬度5200mm，高度3800mm。頂部錨桿采用φ20mm×2500mm的螺紋鋼錨桿，矩形布置，每排布置7根錨桿，錨桿間距 800mm、排距 900mm；頂板鋪設（5400×1050）mm金屬網(wǎng)， 網(wǎng)孔規(guī)格為（150×150）mm。 每排頂錨桿壓一根鋼帶，鋼帶采用φ18mm 圓鋼焊接。兩幫錨桿采用φ18mm×1800mm的玻璃鋼錨桿，幫部各布置5根錨桿。兩幫鋪設塑鋼網(wǎng)。 錨索選用 φ17.8mm×10300mm（1×7）鋼絞線，每3米布置5根，五花布置，一排三根，一排兩根，交替進行，排距1500mm，三根一排的錨索加托梁，沿巷中及其左、右布置，間距2000mm；兩根一排的錨索沿巷中左、右對稱布置，間距2200mm，見圖1。

2 掘進工作面設備布置與參數(shù)

（1）工作面設備布置：工作面采用ABM20 型掘錨機為主要掘進設備。JLY1000/822 型掘錨機后配套連續(xù)運輸裝備為轉(zhuǎn)載破碎設備，后配套設備主要包括行走式轉(zhuǎn)載破碎機、煤礦用帶式轉(zhuǎn)載機和剛性皮帶架各一套。其與掘錨機、巷道主帶式輸送機等設備配套，共同組成巷道掘進工程的連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)落煤、裝煤、支護、破碎及運煤的機械化作業(yè)。其工作面設備布置如圖2所示。

圖1 巷道斷面支護圖

圖2 工作面設備布置

（2）工作面主要設備及參數(shù)。如表1所示。

表1 掘進工作面主要設備技術(shù)參數(shù)

3 施工工藝及支護

3.1 施工設備的選型

采用ABM20 型掘錨機完成割煤、裝煤及支護；選用JLY1000/322 型掘錨機后配套連續(xù)運輸裝備作為掘錨機的后配套設備完成物料的倉儲、破碎和轉(zhuǎn)載；選用DSPl000 型的可伸縮膠帶輸送機完成煤流的主巷運輸；選用WCP/75 型防爆膠輪車進行物料、小型設備、人員等輔助運輸（見表1）。

3.2 掘進工藝

當掘錨機后配套運輸裝備隨掘錨機組前進搭接行程（20m）終端后，行走式轉(zhuǎn)載破碎機后退，與煤礦用帶式轉(zhuǎn)載機一起退回到初始工作位置，此時成套裝備長度最短。然后便可利用適當?shù)能涍B接件，如纜索或圓環(huán)連牢固連接行走式轉(zhuǎn)載破碎機和剛性皮帶機架，由行走式轉(zhuǎn)載破碎機將成套裝備拉移到新的工位，以便開始下一個掘錨循環(huán)作業(yè)。

3.3 施工方法

（1）截割及裝煤。采用ABM20 型掘錨機完成落煤與裝煤工序。首先將機器前進至截割滾筒緊靠煤壁及頂板，采用激光定位的方式將掘錨機調(diào)整到巷道前進方向的中間位置，放下后穩(wěn)定器，撐起液壓支撐架，開始截割；截割機構(gòu)和裝載運輸機構(gòu)隨滑動機架由進給油缸向前推移，截割滾筒切入煤壁開始切割，到達預定截深后，截割滾筒從頂向底完成巷道全斷面的切割，裝運機構(gòu)同時裝運所采落的煤炭，當截割滾筒割到底板時，收回截割和裝運機構(gòu)，截割底煤，使巷道底板平整，并裝完余煤。再將掘錨機調(diào)整到作業(yè)前狀態(tài)，進行下一循環(huán)的截割。

（2）運煤。掘錨機后配套運輸裝備指跟隨在掘錨機之后能把掘錨機截割、轉(zhuǎn)運來的物料經(jīng)儲存、破碎、均勻轉(zhuǎn)載至帶式輸送機的成套設備。其運煤過程為：掘錨機的中部擺動運輸機將掘錨機割落并由鏟板爬爪裝入的煤卸到后部的行走式轉(zhuǎn)載破碎機受料斗中，經(jīng)由破碎機倉儲緩沖并破碎后均勻轉(zhuǎn)運至后面的煤礦用帶式轉(zhuǎn)載機上，最后卸入巷道可伸縮帶式輸送機。

（3）支護。 在掘錨機截割前，已經(jīng)放下放下后穩(wěn)定器，先把網(wǎng)連接起來，然后撐起液壓支臨時支護并將支護梁支撐到工作區(qū)的頂板上。在掘錨機截割的同時，將遙控器定到支護狀態(tài)。操縱頂錨桿鉆機的鉆臂左右的擺動閥，使兩臺鉆架準確到達鉆眼位置。根據(jù)巷道高度和設計眼深裝入合適長度的鉆桿。操縱鉆機旋轉(zhuǎn)閥及給進閥，進行鉆眼。當眼深施工到設計深度時，反向給進，同時繼續(xù)保持鉆桿旋轉(zhuǎn)，將鉆桿退出。若因眼深需加長鉆桿時，應根據(jù)孔深度選擇鉆桿繼續(xù)鉆孔。在孔內(nèi)裝入適量的樹脂藥卷，將安裝套裝入鉆卡，將錨桿裝入套頭，操縱鉆機旋轉(zhuǎn)閥及給進閥。升起鉆臂，將錨桿導人鉆孔內(nèi)。當托盤與頂板距離約50mm時停止。停止旋轉(zhuǎn)。使用給進閥向上推錨桿使錨桿托板與巖面緊貼，保持一段時間。降下鉆臂，取下連接套，人工緊固錨桿。其余頂錨桿及側(cè)幫錨桿，重復上述過程即可。

（4）勞動組織。根據(jù)礦井的開拓布局和施工技術(shù)條件實行 “三八”工作制，即三個生產(chǎn)班，每班8小時循環(huán)作業(yè)，設備檢修維護、材料運輸?shù)壤迷绨鄷r間進行。生產(chǎn)班每班配備有班長、掘錨機司機、破碎機司機、膠帶機司機、支護工、電鉗工等工種，三個班共配備57人。各工種作業(yè)人員應互相協(xié)調(diào)充分利用工時，提高生產(chǎn)效率，特別要堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，確保工作面安全生產(chǎn)和設備高效運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高效。

4 應用效果

ABM20 型掘錨機和JLY800/322 型掘錨機后配套連續(xù)運輸裝備2009年5月25日開始井下安裝調(diào)試，6月1日正式投入生產(chǎn)，在掘進工程中最高月進尺439.5m。掘錨機組施工的13采區(qū)西翼回風大巷的圍巖地質(zhì)條件較為復雜，巷道頂板壓力大，易冒落，巷道兩幫易片幫，造成支護強度加大，錨索長度10.3m，達到1.67根／m，致使巷道支護工序時間大大延長，掘錨時間比平均為1∶7，設備的主要性能特點即掘錨平行作業(yè)的優(yōu)勢沒有充分發(fā)揮出來，大大影響了掘錨機掘進速度。

5 結(jié)束語

掘錨機及其后配套連續(xù)運輸裝備在巷道快速掘進中的配套技術(shù)已經(jīng)在神華寧東礦區(qū)、神東礦區(qū)、東勝礦區(qū)及山西潞安礦區(qū)等普遍應用，為礦井的安全、高效生產(chǎn)提供了關鍵技術(shù)支持：

（1）掘錨機能夠完成截割、裝運、轉(zhuǎn)載煤巖同時又能打眼安裝錨桿，它在煤巷快速掘進，提高錨桿支護效果以及改善作業(yè)環(huán)境等方面具有很大的技術(shù)優(yōu)勢，并且其掘進時一次成巷，工程質(zhì)量易于控制。

（2）實踐證明，掘錨機、JLY800/322 型掘錨機后配套連續(xù)運輸裝備的配套使用，解決了巷道掘進過程中設備牽引、物料破碎、煤流緩沖、底板松軟等生產(chǎn)中遇到的難題，不但大大提高了掘錨機掘進作業(yè)線設備的綜合配套能力，充分發(fā)揮了掘錨機的生產(chǎn)能力，加快煤巷掘進速度，實現(xiàn)采掘均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，從而提高了采煤工作面開采的效率，同時也減輕了工人的勞動強度和提高了生產(chǎn)的安全性，極大滿足了高產(chǎn)高效煤礦綜采面的接續(xù)需求，是我國煤礦實現(xiàn)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的理想掘錨機后配套設備。

（3）隨著礦井開采的深入，掘采煤層會越來越深，掘進條件也會越來越差，所以掘錨機及其后配套運輸裝備將具有更廣闊的應用前景。掘錨機快速掘進技術(shù)的研究對煤炭深層開采的實現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。

[1]崔亞仲，白笠言.掘錨機在烏蘭木倫礦的應用[J].煤炭科學技術(shù)，2004，7.

[2]蘇曉輝，付建卓.掘錨機在礦井煤巷快速掘進中的應用[J].中國煤炭，2007，7.

[3]馬洪峰，王贇.掘錨機后配套形式[J].煤礦機械，2009，3.

[4]溫建剛.DZQ100/100/40 型帶式轉(zhuǎn)載機的研制[J].煤炭工程，2010，2.