煤礦炮掘巖巷機械化應用

張龍彪等

摘 要：在目前煤礦生產環節中，炮掘巖巷由于其破巖環節的特殊性，較其他生產環節而言機械化程度較低，工人勞動強度較大，作業環境較惡劣，受頂板事故威脅大。針對上述情況兗礦集團興隆莊煤礦引進CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體機對炮掘巷道生產進行機械化應用，并結合現場實際對機械設備進行配套化改造，在炮掘巖巷機械化施工方面做出了有益探索。

關鍵詞：炮掘；巖巷；機械化

兗礦集團興隆莊煤礦系國家“六五”重點建設項目，是中國自行設計和建造的第一座設計年產300萬噸的大型現代化礦井，井田面積54平方公里，地質儲量7.8億噸，可采儲量3.8億噸。現核定生產能力已躍升至年產660萬噸。煤礦于1981年12月21日建成投產以來多次承擔國家技術改造實驗項目，為改善炮掘巖巷機械化程度低這個現狀，興隆莊煤礦引進CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體機對炮掘巷道生產進行機械化改造。

1 工程地質概況

實驗地點：-445北大巷，巷道設計凈斷面為14.28m2，本巷道主要在十下灰和十六上煤層下的粉砂巖和泥巖中掘進，掘進期間可能出現斷層，在施工過程中可能會有斷層和十下灰裂隙中的淋水，節理裂隙較為發育，容易發生卡鉗現象。

2 機械設備及施工組織

2.1 設備概況

施工方案：一體機配合橋式轉載機和梭式礦車聯合使用。

CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體機是一種集行走、裝運、鉆孔、噴霧滅塵于一體的多功能設備，該機主要用于煤巷、半煤巖巷以及軟巖的巷道、隧道掘進，能夠實現鉆孔、打錨桿、裝載、運輸作業。適用巷道坡度為±14°。

DQZ80/40/15 固定落地帶式輸送機主要用于井下集中運輸巷道中作為輸送煤炭的設備。DQZ煤礦用橋式裝載機與掘錨機組、皮帶機、扒渣機、耙斗裝巖機配套使用，用于煤礦井下全煤、半煤巖、全巖巷道掘進系統中，作為對礦車上料的轉載設備。

ST（SD）/B隔爆型軌輪式梭式礦車（簡稱SB隔爆梭車）是地下煤礦平巷掘進的新型高效出渣運輸設備，可用于不同斷面的平巷掘進使用。這種梭車來往于迎頭到車場之間，既可以完成轉載又具備一定的儲存功能，它本身依靠別的機車拖動（如電機車、蓄電池電機車）。

2.2 配套設施改造

CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體機履帶內緣間距為1.1米，而傳統鐵路軌枕為1.2米，一體機無法退后至鐵路敷設區域，但橋式轉載機的行走必須使用鐵路。經過我礦技術人員反復試驗，將鐵路軌枕縮短至800mm，這樣在保證運輸安全的前提下能夠使一體機盡可能后退遠離迎頭，已達到響炮保護目的。

經過鐵路改造后一體機可退后距離增大，但是由于設備較大、較多、移動困難，加之井下環境等制約因素較多，一體機不可能完全退至安全距離，所以響炮輔助保護裝置對該設備保護十分重要。

結合現場實際，本著設備可拆解、可重復利用、材料成本低廉的原則，利用廢舊皮帶制作了響炮保護簾。保護簾主要有固定錨桿、牽拉鋼絲繩和皮帶三部分組成。首先在巷道肩部和腰線處打四棵錨桿用于固定鋼絲繩，然后固定兩道鋼絲繩，鋼絲繩不能張拉過緊，要保持一定的松緊度防止崩斷。然后將皮帶掛在上部鋼絲繩上，下部鋼絲繩從中部攔住。為滿足通風需要，皮帶簾不能掛的太滿，要保證通風空間要求。保護簾不僅起到保護設備的作用，還可以聚攏矸石，防止矸石拋射過遠過散，方便裝矸。

2.3 生產工序優化

經過試運轉，對部分生產工序進行最優化組合。

在打眼時一體機與橋式轉載機分離，完成打眼工序后退至安全距離，架設響炮保護簾然后進行定炮響炮工作。

連接一體機與橋式轉載機進行裝矸，在前進過程中只裝巷道中部矸石，一體機在前進到迎頭后再倒機裝巷道兩側矸石。

矸石清理完畢之后，將一體機與橋式轉載機分離，一體機前進至迎頭打設錨桿。至此完成一個循環。

裝矸與打錨桿兩個工序排序上與常規作業方式不同的是，這是因為迎頭矸石堆積時一體機鉆臂無法進行打眼。

3 勞動效率及安全效益

CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體和傳統YT-24氣腿式鑿巖機進行打眼工序比較，在-445北大巷同樣巖性打1.5m深炮眼，一體機用時約2分鐘，YT-24氣腿式鑿巖機用時需10分鐘左右，就單個眼而言一體機前者效率是后者的5倍以上，但是一體機在鉆臂移動準備過程比風鉆用時長。在施工質量方面，一體機由于鉆臂高度可調，打眼質量由于傳統鑿巖機，爆破成型質量較好，后期支護投入較少。

打眼時一體機僅需兩人分別操作兩個鉆臂進行作業，在相同情況下傳統YT-24氣腿式鑿巖機除了需要兩人操作鑿巖機之外，還需要一名點眼工和若干輔助人員。傳統打眼方式工作人員完全暴露于未永久支護的頂板下工作，極易受到頂板掉落矸石和斷釬傷害。而一體機操作人員僅需在操作臺作業，遠離迎頭危險因素，作業環境安全，勞動強度小。

在裝矸工序時，一體機通過耙斗和鏟板將矸石扒入一體機刮板，通過皮帶輸送至梭式礦車。通過比較發現，單車裝矸速度與傳統耙裝機大體持平，但是梭式礦車具有儲存功能，在電瓶車轉運載車時一體機可持續扒矸，而傳統耙裝機在無車皮供應的情況下必須停止扒矸，整體裝矸效率一體機高于傳統耙裝機。

裝矸時一體機需要人員比傳統耙裝機裝矸略多，傳統耙裝機裝矸需要一名裝巖機司機和一名電車司機，而一體機裝矸時額外需要一名皮帶機司機。但裝矸質量一體機高于傳統耙裝機，一體機耙斗具有平整底板作用，在裝矸時同時完成底板平整工序，而傳統耙裝機扒矸是依靠耙斗自身重力完成，往往造成底板高低不平，后期需靠人工進行平整，一體機不需要停頭進行移耙裝機時間。

除去人工操作因素外，整體而言一體機的使用無論是在勞動效率、施工質量還是在安全上，都較傳統人鑿巖方式有長足的進步。

4 展望

在應用過程中發現一些設備設計缺陷尚需改進。

首先是設備體積過大，無法施工斷面較小的巷道，對設備運輸行走都帶來諸多不利因素；

其次是鉆臂梁缺少補償油缸，鉆臂梁無法以一定壓力頂緊迎頭，在鉆進過程中迎頭巖石由于鉆桿震動會松動脫落，鉆臂梁與迎頭之間產生空隙，鉆臂梁失去固定作用，重量集中于鉆桿，極易造成鉆桿彎曲斷裂；

三是設備液壓油管都暴露在外缺少自身保護裝置，在響炮過程中極易損傷。

煤礦生產機械化是大趨勢，更是提高經濟效益和安全效益的主要手段。煤礦行業要想徹底摘掉高危險和重體力的帽子，必須依靠科技進步，依靠生產機械化，依靠技術工人。endprint