掘進機及其配套設備在非煤礦山的運用

王 梅，陸 鋒

(貴州開磷集團礦業總公司, 貴州貴陽 550302)

掘進機及其配套設備在非煤礦山的運用

王 梅，陸 鋒

(貴州開磷集團礦業總公司, 貴州貴陽 550302)

主要通過對EBZ160TY硬巖掘進機配套的設備、設施進行針對性改進，掘進機轉載設備的改進、除塵系統的改進等相關配套工程進行優化，同時先后引進煤礦的樹脂錨桿、錨索支護工藝，潮式噴射混凝土施工方式、激光指向儀等新技術以及有效的勞動組織與人員培訓，實現掘進機在非煤礦山紅頁巖層中的運用。同時為我國非礦山掘進機的應用提供指導作用。

掘進機；噴霧除塵；支護

0 引 言

近些年來,國外發達采礦國家采用全斷面掘進機對硬巖進行了水平巷道施工,并取得了很好的效果。而我國在非煤礦山除開磷集團礦山外還從未使用掘進機進行開采。貴州開磷集團礦山從2008年開始掘進機采礦研究,主要包括掘進機選型、臨時支護、飛塵等方面。

EBZ160TY硬巖掘進機由煤炭科學研究院太原分院設計制造,為懸臂式部分斷面掘進機,主要在煤礦巷道中使用。

磷礦是非煤礦山,開拓巷道設計在紅頁巖中,巖層硬度f≤8、巷道斷面22 m2,巖層適用于掘進機作業,但地質條件、作業環境、作業方式、支護方式、通風方式、運輸系統等與煤礦不同；與此同時,國內掘進機至今未在非煤礦山上使用過。

因此,通過一年半的運用,對掘進機配套系統進行針對性優化配置,對掘進機進行部份改進,對相關的勞動力組織及操作、維修人員的培訓,推廣使用支護新技術、新工藝等工作,總結出掘進機可在非煤礦山中的紅頁巖層中運用。

1 掘進機轉載設備的改進

(1)將隨機配置的輕軌輪式移動膠帶轉載機改為輪胎式移動式轉載機。機架采用12 m3移動式空壓機的輪式底盤,將膠帶裝載機安裝在底盤上,出料度提高到3 m(自卸汽車高度2.8 m)。由于紅頁巖塊度大、呈狀、鋒利、硬度大對皮帶轉載機的輸送膠帶易造成劃破、卡住、跑偏等,故障,故障率高,此外,膠帶輸送機易漏料,對移動式皮帶輸送機的移動造成影響,受倒運設備(自卸汽車)接料高度、待料時間長等諸多因素的影響,試用1個月后,不滿足生產的需要,因此,改用輪胎式轉載機作為轉載設備。

(2)根據無軌輸送系統的特點,在掘進機尾部,增設14 mm的厚鐵板作擋板,同時,選用鏟運機作為轉裝設備,與掘進機進行倒運、效果良好,基本解決了轉載與現有的運輸系統不配套的問題。

(3)WJ-2C鏟運機增設廢氣凈化水箱。由于WJ-2C鏟運機廢氣凈化為干式、金屬凈化器,效果不明顯,油煙大,對作業環境和操作人員影響大；采用水洗箱凈化的方式,對尾氣進行凈化,改善了操作人員的作業環境。

為了確保掘進機工作的連續性,掘進機的配套設備如下:

(1)一臺濕式振弦除塵風機組補充生產用風；

(2)錨桿鉆機進行巷道支護作業；

(3)混凝土攪拌機隨時進行混凝土料的拌制。

2 除塵風機的改進及效果

(1)選用高效的濕式除塵風機,進行就地除塵凈化處理。通過對相關除塵風機(高壓噴霧泵、布袋式除塵器)性能、安裝尺寸、工作機理等對比,選用適用掘進機的KCS-408ZZ濕式振弦除塵風機,其獨特的“振弦”除塵技術,具有除塵效率高、阻力小、體積小、重量輕、耗水少、維護簡單、不堵塞等特點,同時,也可將掘進機作業的含塵空氣進行就地凈化。

(2)噴霧系統改進。由于紅頁巖遇水易形成注漿,嚴重惡化工作面作業環境,因此,利用掘進機的系統冷卻水作為噴霧用水。

由于原掘進機噴霧水壓力低,噴出的水不能形成有效控制粉塵的高速水霧流,因此,根據掘進機現有噴霧系統的調查和高壓噴霧的特點,擬采用的噴霧裝置更接近截割頭的噴霧方式,使其接近于高壓噴霧,保證最大降低截割頭的粉塵產生量,減少高壓噴射水霧對掘進機司機視線的影響；擬采用4個噴嘴,使其噴霧能完全覆蓋掘進機截割頭,減少粉塵的產生和阻止粉塵向外擴散,噴嘴口徑的大小根據噴霧壓力和噴霧流量確定。

(3)加強作業面的通風。由于主通風系統未完善,作業面的通風采用對旋式軸流風機進行局部機械強制通風；

(4)改進效果。改進后,水壓提高到12 MPa,采用專用噴霧嘴,水霧化效果好,除塵效果得到改善,同時,水量由63 L/min降為25 L/min,有效改善了作業環境,保持路面干燥,掘進機“窩機”次數減少。

3 配套設備的運用

由于受地壓,層理、節理發育,地質條件等的影響,先后引進煤礦的樹脂錨桿、錨索支護工藝,潮式噴射混凝土,激光指向儀等新技術。

3.1 新支護技術的運用

馬路坪礦下盤礦運輸大巷基本處在紅頁巖中,目前向下開采深度已達160 m。開采地壓大,巷道變形嚴重,支護越來越困難,傳統的開縫式錨桿加砂漿錨桿已不能滿足生產要求,為完成400萬t改擴建工程,實現開拓巷道的快速掘進,有效地控制圍巖的變形,滿足生產的需要,采用新的支護方式顯得十分重要。

根據巷道的圍巖情況,巷道頂板每張網用5根全螺紋錨桿,圍巖較穩定時每4 m在同一平面上左頂及右頂各打1根錨索,圍巖破碎時每2 m打2根錨索護頂,每根錨桿用1支MSCK25/50超快速型樹脂錨固劑和1支MCK25/50中速型樹脂錨固劑加長錨固,每根錨索用2支MSCK25/50超快速型樹脂錨固劑和2支MCK25/50中速型樹脂錨固劑加長錨固。樹脂錨桿、錨索與鋼筋網構成“錨網帶錨索”聯合支護形式。

頂部的支護機具選用MQT-130/2.8氣動錨桿鉆機,因其廣泛適用于巖石硬度f≤10的巷道,特別適應煤巷的錨桿支護作業,既可鉆頂板錨桿孔,又可鉆錨索孔,還可攪拌和安裝樹脂藥卷類錨桿、錨索,可實現錨桿螺母一次安裝擰緊,達到初錨預緊力的要求。

巷道兩幫采用全螺紋鋼加樹脂錨固劑配預制托盤壓網支護,支護機具選用MQTB-80/2.0型氣動支腿式幫錨桿鉆機,該錨桿鉆機廣泛適用于巖石硬度f ≤8的煤巷、半煤巷的煤幫錨桿支護作業。

3.2 潮式噴射混凝土工藝的運用

潮式噴射混凝土工藝先在礦肥公司使用,經組織考察及試用,噴漿時,反彈率比干式有所降低,粉塵下降,同時,為實施多工序同步作業,創造了條件。為了確保噴射混凝土的攪拌質量,提高噴漿質量,建立混凝土攪拌站,同時,修建水箱,確保潮式混凝土的用水。

3.3 激光指向儀的使用

為了保證巷道的施工質量,利用激光指向儀代替測量人員人工放線,確保巷道的施工質量。

4 作業工序合理化

掘進機由于采用對巖石直接進行切割,然后通過自身的裝載機構將廢碴排到機后,通過采用轉載設備進行排運,最后對巷道進行錨網、噴漿、注漿支護的掘進循環方式。其特點,連續性好,對巖層破壞力小,效率高；存在粉塵大,影響因素多。

(1)以掘進機掘進工序為主線,實行工序滾動連續作業制,確保作業面無工序排隊等待時間,現場交班主要為工序現場交接。

主要工序:放線——切割——錨網——初噴——打幫腳網。

(2)做好當班主要工序和輔助工序統籌,主、輔工序平行作業,確保主要工序循環完成。

輔助工序:材料準備——安全確認——排渣——現場治理——復噴——交接班。

5 結 論

本文對掘進機在貴州開磷集團礦山的應用進行了說明,同時針對礦山紅頁巖的特點進行了改進,采用了新的支護方式與新的支護材料,滿足了掘進機掘進的要求,同時也保證了巷道的安全。在應用過程中存在一些問題,如需進一步解決支護速度,由機械化代替人工進行支護；掘進機機動性需進一步提高,行走速度過慢等,在以后的實施過程中將進一步進行優化改進。掘進機在開磷礦山的應用為掘進機在我國非煤礦山的應用提供了參考。

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2015-05-01)