煤礦機(jī)掘快速掘進(jìn)技術(shù)

靳 牛

（山西焦煤霍州煤電集團(tuán)汾河焦煤公司回坡底煤礦，山西 臨汾 041000）

引言

和傳統(tǒng)的巷道掘進(jìn)技術(shù)相比，綜掘工藝更加簡單，工序相對較少，目前已經(jīng)在各個廠礦做到了很好的推廣。利用綜掘工藝、開機(jī)率、配套設(shè)施、敖東組織，從根本上提高施工質(zhì)量。

1 快速綜掘技術(shù)的概述

在巷道掘進(jìn)中，運輸裝置、除塵通風(fēng)、支護(hù)設(shè)備、定向測量、運輸設(shè)備、供電系統(tǒng)共同構(gòu)成了綜掘作業(yè)線，最后形成一條互相配合、高效率、機(jī)械現(xiàn)代化的系統(tǒng)。為了保障施工進(jìn)程，必須做好以下兩個方面的工作：

1.1 使用技術(shù)過硬的掘進(jìn)機(jī)

掘進(jìn)機(jī)作為綜掘的關(guān)鍵部分，必須結(jié)合工作條件選擇。在國外與國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)的刺激下，國內(nèi)掘進(jìn)設(shè)施的利用與改造得到了很大的發(fā)展。當(dāng)前，國內(nèi)使用的機(jī)型相對較多，如：上海與南京共同研發(fā)的ELMB型，淮南與太原分院共同推出的EL－90型，奧地利與淮南共同推出的AM－50型，日本三井與佳木斯共同推出的 MR H－510－41型（簡稱510型）［1－3］。從當(dāng)前的發(fā)展趨勢來看：提高切割水平、擴(kuò)充應(yīng)用范疇，確保工作狀態(tài)，使用高壓水射，做好自動控制，將提高元件可靠性。

1.2 轉(zhuǎn)載運輸

受不同運輸設(shè)施影響，綜掘作業(yè)線逐漸發(fā)展為：帶式輸送＋掘進(jìn)機(jī)作業(yè)；刮板輸送機(jī)＋掘進(jìn)機(jī)；梭車作業(yè)＋掘進(jìn)機(jī)；礦車＋掘進(jìn)機(jī)作業(yè)。其中，帶式運輸具有生產(chǎn)效率好、輸送能力大等優(yōu)勢，通過刮板能滿足長度偏短、變化大的坡度。

2 礦井工藝試驗

2.1 試驗條件

某軌道運輸主要滿足行人、進(jìn)風(fēng)與運料需求，該大巷的工程量達(dá)到1 600m，服務(wù)周期為20a，埋深為350m，巖性多為中粗砂巖，普氏系數(shù)為：f＝4～6，抗壓強(qiáng)度為38MPa，使用的是全斷掛網(wǎng)、半圓拱形的錨噴。巷道掘?qū)?、凈寬、掘高、凈高分別為：5m、4.8m、3.9m和3.8m。凈斷面與掘斷面分別為：15.8m2與16.8m2。

2.2 實驗方案

根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，使用的是CMJ－17HT全液壓履帶鉆車進(jìn)行打眼，以此減小工作強(qiáng)度，改善鉆眼效率；通過孔面爆破，改善爆破效率，提高施工效果。裝巖使用的是ZCY60R，可以對4～6輛礦車進(jìn)行裝卸；使用ASPL－6濕式噴射，能有效降低回彈率與粉塵。從設(shè)施配置與現(xiàn)場條件反饋的信息來看，當(dāng)前主要使用的是“邊噴邊掘，三班掘進(jìn)“與”三八組織“的工藝進(jìn)行生產(chǎn)。施工工序是：打眼掘進(jìn)、定炮、放炮、問頂、初噴裝車、支護(hù)裝車、兩幫。工作面使用的是一次性全斷面掘進(jìn)，后面裝車、前面打眼。

2.3 施工技術(shù)

2.3.1 鉆車作業(yè)線

在此次巷道運輸中，使用的是CMJ－17HT全液履帶式鉆車進(jìn)行作業(yè)，但它對工藝設(shè)備、配套設(shè)施、操作過程有很高的要求。該新型裝巖機(jī)在工作構(gòu)造、底盤上有很大的創(chuàng)新，具體體現(xiàn)在以下方面：改善了切面的卸載作用，將散料與井下裝載集中在一起，從而降低工作強(qiáng)度；自拖拽電纜裝置問世以來很好地解決了裝巖機(jī)工作中的問題；鏟裝的斗角較大、裝滿量較高、作業(yè)安全、在全軸－半軸聯(lián)結(jié)式底盤中，具有維護(hù)方便、可靠性高等優(yōu)勢。

2.3.2 光面爆破

為了獲得較好地爆破成果，必須認(rèn)準(zhǔn)炮眼位置、裝藥量與爆破順序，使用液壓鉆車進(jìn)行打眼，并且配置柱齒鉆頭與鋼釬。通過三級鉆車液壓進(jìn)行打眼，沿著縱向使用裝藥結(jié)構(gòu)，使用煤礦允許的電雷管，段別控制為1～5段，并且最后一根管的延期時間必須在130m／s以內(nèi)。結(jié)合全斷面的起爆要求，使用網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起爆，調(diào)節(jié)爆破參數(shù)，從而優(yōu)化炮眼布置，這樣才能獲得較好的布置方案與爆破成果。通常，眼痕率在85%以上，爆破效率在85%～90%之間，并且每個班使用循環(huán)式進(jìn)尺，中空眼與槽眼的深度為2.2m，其他炮眼的深度為2m（如圖1所示）。相應(yīng)數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 炮眼布置示意圖

2.3.3 濕式噴漿

從20世紀(jì)80年代開始，錨噴支護(hù)就開始應(yīng)用在巷道中，之前使用的潮噴與干噴，由于回彈率較大與粉塵污染，對施工材料構(gòu)成了極大地浪費，所以為了更好地解決粉塵污染，必須使用濕式噴射［4］。

表1 爆破數(shù)據(jù)表

在本次項目中，使用的是SPL－6的濕式噴射，機(jī)體內(nèi)部有備料與噴射兩個罐。罐的底部都有橫臥螺旋輸送，通過在噴射罐注入空氣，讓濕拌料用螺旋的方式進(jìn)入輸料管；通過壓縮空氣把物料用稀薄流等方式噴出。一般情況下，噴層具有很高的強(qiáng)度，能夠達(dá)到30～5MPa，粉塵一般低于10mg／m3，回彈率在12% 左右。正是因為噴射的脈沖較小，所以能很好地改變礦井作業(yè)空間。但事實上，濕噴使用的是人工攪拌，工作難度較大，一旦上料不均、攪拌不勻，都將影響噴射質(zhì)量。

3 增強(qiáng)煤礦機(jī)掘快速掘進(jìn)技術(shù)的方法

3.1 優(yōu)化裝備 快速掘進(jìn)

在煤礦機(jī)掘進(jìn)中，必須結(jié)合巷道類型優(yōu)化綜掘機(jī)，對于順槽巷道一般使用的是220／160型綜掘機(jī)；對于半煤則使用230型大功率綜掘機(jī)；全巖使用的是340型硬巖［6］。在綜掘機(jī)械化不斷擴(kuò)大的當(dāng)下，傳統(tǒng)的炮掘工藝正在淘汰。在單軌吊輔與皮帶主運的情況下，一般使用連續(xù)排，而掘進(jìn)工藝只負(fù)責(zé)掘進(jìn)機(jī)第一皮帶管理，其他的皮帶由機(jī)電進(jìn)行管理與維護(hù)，以此控制掘進(jìn)工作量。通過視頻監(jiān)控，在對主系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的同時，也實現(xiàn)了無人操作，提高工作效率的目的。通過集中運料，將迎頭控制在50m以內(nèi)，單軌吊車在裝滿物料后，不需要人工就能完成卸料，這樣不僅有助于改善場料面貌，同時也是讓裝箱更加可靠的方法。

3.2 優(yōu)化工藝 提高單進(jìn)

為了讓臨時工機(jī)械化，巷道更多的是利用液壓進(jìn)行支護(hù)裝置，以保障支護(hù)面轉(zhuǎn)變，最后實現(xiàn)支護(hù)機(jī)械化、主動和、系統(tǒng)化，避免人工支頂對支護(hù)安全構(gòu)成的影響。同時，必須結(jié)合煤層頂板、埋深、地質(zhì)狀況，設(shè)計排距，以此確保支護(hù)的經(jīng)濟(jì)、合理與科學(xué)。在向5cm要效益的活動中，循環(huán)單位與錨桿排距分別增加5cm，金屬網(wǎng)與全巖巷道分別少5cm，在控制基礎(chǔ)成型的同時，確保進(jìn)尺。另外，還可以從降耗節(jié)支、利廢修舊，充分利用錨桿，安裝風(fēng)筒等形式，控制好風(fēng)流，以此優(yōu)化工作環(huán)境（如圖2所示）。

圖2 綜掘機(jī)除塵風(fēng)機(jī)的原理示意圖

3.3 優(yōu)化組織方案 改善掘進(jìn)成果

針對煤礦掘進(jìn)存在的問題，為了進(jìn)一步提高掘進(jìn)效益，必須優(yōu)化掘進(jìn)機(jī)工作安排，主要由技術(shù)人員、首席技師、維修工、專業(yè)大學(xué)生構(gòu)成，在做好綜掘機(jī)保養(yǎng)、維修與技術(shù)攻略的同時，替代傳統(tǒng)的機(jī)電維修，這樣才能真正實現(xiàn)班組化機(jī)電生產(chǎn)；通過做好生產(chǎn)考核，從源頭上幫助工程提高工作積極性與責(zé)任心，以此保障相關(guān)設(shè)施的安全性。通過選配業(yè)務(wù)能力較高、管理能力較好的組長進(jìn)行生產(chǎn)，做好員工調(diào)配，讓組織生產(chǎn)更加精益。對于銜接工序，除了要合理配置，還必須努力形成掘進(jìn)隊伍，做好迎頭掘進(jìn)與后續(xù)工作，這樣才能保障工時與工作效率。

4 結(jié)語

機(jī)掘效率更多地受生產(chǎn)組織、先進(jìn)設(shè)施、管理方案影響，在科技水平不斷更新的當(dāng)下，掘進(jìn)技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展。因此，在實際工作中，必須做好科研工作，不斷解決技術(shù)難題，提高掘進(jìn)速度與技術(shù)效益，讓掘進(jìn)機(jī)安全生產(chǎn)。

［1］ 劉帥，李偉，曹淑良.淺談煤礦機(jī)掘快速掘進(jìn)技術(shù)［J］.山東煤炭科技，2014（2）：20.

［2］ 毋凡.掘錨機(jī)在煤礦快速掘進(jìn)中的應(yīng)用［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2014（10）：15.

［3］ 朱勇.煤礦快速掘進(jìn)技術(shù)與措施［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（9）：25.

［4］ 趙志君.煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)研究［J］.山東煤炭科技，2014（5）：15.

［5］ 李德忠.掘錨機(jī)在煤礦快速掘進(jìn)中的應(yīng)用［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（10）：16.