煤巷快速掘進技術的應用實踐與思考

張明生,賈文浩

(山西省煤炭工業廳,太原 030012)

煤巷快速掘進技術的應用實踐與思考

張明生,賈文浩

(山西省煤炭工業廳,太原 030012)

開展煤巷快速掘進技術研究,對促進煤礦安全發展,實現減人增效,降低礦工勞動強度具有重要的現實意義。文章重點介紹了山西省開展煤巷快速掘進技術研究及應用有關情況,分析了工作中遇到的主要問題和困難,提出了加強和改進的意見建議。

快速掘進;掘支錨連續平行作業;掘錨一體機

煤炭是我國的主體能源,煤炭產業是國民經濟的基礎產業,在國家經濟社會發展中處于舉足輕重的地位。根據國家安全監管總局關于推動安全生產科技創新的若干意見，推進煤巷快速掘進技術是實現煤礦安全形勢根本好轉、促進煤礦安全發展的現實需要,也是煤礦企業實現減人增效、降低礦工勞動強度的現實需要。

1 山西開展煤巷快速掘進技術研究概況

近年來,山西省煤礦企業積極開展煤巷快速掘進技術研究與應用,并取得明顯成效。目前,山西煤礦企業開展煤巷快速掘進技術研究主要為兩大類。

1.1掘支錨連續平行作業一體化技術

以潞安集團漳村煤礦代表開展的掘支錨連續平行作業一體化技術。該礦以“前掘后錨、掘錨平行”為核心思路,提出了掘錨分離巷道錨桿支護機理研究、掘支錨連續平行作業一體化工藝研究、掘探一體機研發、連續自移式快速掘進臨時支護設備研發、鉆錨平臺支護設備研發、轉載皮帶及自移皮帶機尾研發、進工作面高效除塵器研發、錨桿和錨索布置方式和材料選型、現場試驗及礦壓監測研究等技術路線,研發了集成超前鉆探鉆機的掘進機、連續自移式臨時支護裝備、割煤運煤期間同步進行支護作業的鉆錨平臺及配套的轉載皮帶機,以該套裝備為核心來實現前掘后錨、掘錨平行施工。該技術通過對綜掘施工工藝流程中的探、掘、支、錨、運、除塵六大環節進行全面改造,改變原有支護工藝,實現掘支錨運平行一體化。

1.2應用掘錨一體機

以長治三元、潞安高河、忻州保德等煤礦為主要代表,應用掘錨一體機實現快速掘進。三元煤礦引進美國久益公司生產的EJM2×170/4-2型掘錨一體機,結合實際進行了改進,利用單體液壓錨桿鉆機加裝旋轉和推進機構,分別安裝在靠近切割臂兩側的頂鉆背后,在打設完頂錨桿后隨即打設幫錨桿,同時,增設一臺錨桿鉆機專用泵站。利用切割臂上有限空間,安裝一臺單體錨桿鉆機。在機組切割臂上加裝滑道和固定裝置,以滿足不同角度和方向的打眼要求。增加機尾緩沖架,并安裝了自動化全斷面氣水噴霧裝置和移動衛生間等設施,所有的緩沖架全部放置在專用的梯子軌上。

高河煤礦引進了澳大利亞JOY-12CM30掘錨一體機,該掘錨一體機可實現平行作業,在支護時其中兩臺頂鉆機與頂板有效接觸充當臨時支護裝置,實現掘-錨-護一體化。在打孔過程中工人始終站在永久支護的巷道內操作,保證了人員的安全。與傳統的風動鉆機相比,液壓鉆機的打孔速度明顯提高。

保德煤礦采用奧鋼聯MB670型掘錨機一次切割成巷,同時由掘錨機上四個頂錨鉆箱完成巷道頂支護,由兩個側鉆箱配合液壓鉆完成巷道幫支護,煤炭通過掘錨機運輸機、梭車運至連運一號車處,由連運一號車完成破碎、轉載工序,最后通過膠帶輸送機運出,掘錨機掘進時,巷道一次成形。掘進過程中,空頂時間少、距離短。同時,在掘錨機自身控制程序設計上,掘進截割系統和鉆錨系統是不可同時啟動的,避免作業人員誤操作導致的截割作業、支護同時開啟。

2 開展煤巷快速掘進技術研究的實踐效果

2.1掘支錨連續平行作業一體化

1)采用掘探一體機進行超前鉆探施工、采用自移式皮帶機尾減少探鉆、移機尾兩個環節耗時,提高了掘進效率。該礦在2號回風大巷進行試驗,最高班進尺達到15 m,最高日進尺達到28 m,創造了月進尺突破900 m的快速掘進新紀錄。

2)將傳統的“掘一錨一”變更為“掘二錨二”或“掘三錨三”,傳統的2-3個循環整合為1個循環,提高了工時利用率。

3)在掘進機上集成超前鉆探鉆機,鉆探機與掘進機截割部動作互鎖,實現了掘探一體化操作,無需反復搬運鉆機,節省了時間且減輕了勞動強度。

4)引入除塵風機,為割煤期間在端頭支架后方同步支護創造了良好作業環境。

2.2應用掘錨一體機

1)從工作效率來看,掘錨機切割一次成型,實現了支護機械化,簡化了勞動組織,實現了快速掘進,對構造簡單、坡度變化小、煤質較硬、節理不發育的巷道掘進更為適用。

2)從勞動強度來看,掘錨機從破煤、裝煤、運煤和支護各工藝全部實現了機械化,大大降低了勞動強度。

3)從安全作業來看,操作簡單方便,安全可靠性高,解決了生產過程存在的安全隱患。

4)從改善環境來看,掘錨機自身配備噴霧與除塵系統,有效提高了人員視野清晰度,改善了工作環境,大大降低了職業病發生概率,保證了員工身體健康。

5)從支護質量來看,掘錨機對煤體破壞程度小,成型好,支護及時,空幫空頂時間短,支護質量易掌控,支護效果好。

6)從檢修效率來看,掘錨機自身攜帶機載電腦,能夠實時監控機組的運行情況,直接顯示故障位置,降低了檢修人員的工作難度,提高了檢修效率。

3 應用中遇到的主要問題和困難

3.1掘支錨連續平行作業一體化

1)臨時支護裝置移架時出現千斤頂行程不同步,導致支架頂梁或底座前移不同步的現象。

2)在底板浮煤較多時,臨時支護裝置移架時受浮煤阻力影響出現傾斜及路線偏移。

3)除塵風機占用空間大,不利于臨時支護裝置及掘進機靈活移動。

4)鉆錨平臺鉆機扭矩較小,遇到堅硬巖石頂板時打鉆困難。

3.2掘錨一體機

1)體積大、重量大、搬家倒面時間長,難度大。

2)地質構造對其影響較大,遇到較大斷層或陷落柱無法強行通過。

3)拐機開口作業,技術性強,操作難度大,速度慢。

4)若巷道底板松軟或遇水膨脹時,容易窩機,處理困難。

5)配件大多為進口件,維修費用高。某些大型部件井下無法拆卸,只能停產升井維修,耗時耗工。

4 開展煤巷快速掘進技術研究的幾點啟示

4.1轉變思想觀念是關鍵

思想是行動的先導,認識的高度決定執行的力度。談到煤炭科技創新,地方煤礦總認為只有省屬五大集團才能搞成的事,其實不然,只要領導重視,地方煤礦同樣能夠做出成績。三元煤礦從董事長到煤礦一線職工,高度重視掘支錨快速掘進技術研究,2014年10月,在煤炭市場下滑的形勢下,三元煤礦不惜投入大量資金,決定引進掘錨機,并對設備進行技術改進,正是有了領導的重視,該項工作得以順利實施,并取得了預期效果。

4.2科研隊伍建設是支撐

人才隊伍建設是科技發展的重要支撐。多年來,潞安集團始終堅持走技術創新發展之路,注重加強科技人才隊伍建設。從2012開始,指導漳村煤礦先后經歷了傳統的前探梁、交錯自移式超前支架及連續自移式超前支架三個發展階段,最終形成集超前鉆探、快速臨時支護、連續支護作業為一體的掘、支、錨連續平行作業一體化快速掘進的新模式。

4.3解決裝備技術是保障

裝備是快速掘進的重要基礎,也是掘支錨快速掘進技術的難點。三元煤礦重新設計安裝1臺頂錨桿鉆機,2臺幫錨桿鉆機,1臺風動探水鉆機。漳村煤礦將除塵風機安裝位置由皮帶機尾處轉移到支架內,改進超前支架推煤裝置,新增風筒儲藏機構,實現了延伸風筒自動化。

5 關于推廣應用煤巷快速掘進技術的建議

1)技術基本成熟可推行。漳村、三元、高河及保德等煤礦的應用實踐證明,山西煤巷快速掘進技術已基本成熟。漳村、高河煤礦為省屬五大集團煤礦提供了成功示范,三元、保德煤礦的成功經驗為全省地方煤礦開展快速掘進技術研究提供了很好的借鑒。煤巷快速掘進技術需要加大示范性應用,在持續改進的基礎上,積極推廣應用。

2)加大政策支持。積極引導企業加強技術研究與應用,對實現效果較好的企業給予獎勵,對模范帶頭參與技術研究的企業領導在選拔任用上給予傾斜。對實施煤巷快速掘進研究的煤礦企業,政府減免相關涉煤稅費,降低企業成本。

3)加重資金扶持。前期投入比較高,在目前形勢下,煤礦企業具有一定的資金壓力。需要加大資金支持,對實施掘支錨快速掘進研究的煤礦企業,應列為省科技重大創新技術項目,優先享受山西省科技創新計劃資金支持。

4)加快人才培養。開展煤巷快速掘進技術研究,需要各專業技術人員相互配合,從制定方案、開發研究、技術創新到現場使用維護都需要有專業的人才隊伍支撐。要培養一批懂機電、懂通信、懂開采的綜合性人才,使快速掘進技術得到持續應用,持續改進。

5)加強裝備改造。由于地質條件對實施掘支錨快速掘進影響較大,遇到較大斷層或陷落柱無法強行通過,需要結合煤礦實際情況進行裝備的技術改造和創新。

ApplicationofRapidDrivingTechnologyinRoadways

ZHANGMingsheng,JIAWenhao

(ShanxiCoalIndustrialHall,Taiyuan030012,China)

Rapid driving technology is of great importance, since it could promote safe production, reduce staff number, improve efficiency, and decrease labor intensity. The paper introduces the rapid driving technology and its application, analyzes major problems and difficulties in operation, and proposes some advice for its improvement.

rapid driving;continuous and parallel operation of digging anchor;driving and anchor machine

1672-5050(2017)02-0001-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.04.001

2017-03-17

張明生(1964-),男,山西太原人,碩士研究生,從事煤炭科技裝備管理工作。

TD263.3+2

A

(編輯:劉新光)