掘進(jìn)機(jī)銳角巷道轉(zhuǎn)彎技術(shù)的研究與應(yīng)用

文/范吉宏 崔紅啟

新驛煤礦作為山東能源臨礦集團(tuán)旗下的主力礦井，年生產(chǎn)能力105萬t。新驛煤礦1511皮順采用EBZ160型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，由于掘進(jìn)機(jī)自身尺寸大，為了減少掘進(jìn)機(jī)搬遷、安裝工作量，當(dāng)掘進(jìn)至切眼位置時(shí)需要掘進(jìn)機(jī)繼續(xù)打?qū)ы鲜┕ぃ@就意味著掘進(jìn)機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)需要原地回轉(zhuǎn)108°角進(jìn)入導(dǎo)硐方向，而導(dǎo)硐掘?qū)拑H為4.4m，掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎操作難度非常大。因此如何縮短掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)間，快速轉(zhuǎn)到下一條施工巷道，達(dá)到安全、高效的目的，成為掘進(jìn)機(jī)施工過程中的一大難題。

根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并實(shí)施了掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎方案。

一、轉(zhuǎn)彎半徑確定

根據(jù)EBZ160掘進(jìn)機(jī)相關(guān)資料得知，其外形尺寸為 9.3m×3m×1.6m，機(jī)身寬 2.4m，鏟板寬3.0m，截割部左、右最大擺幅夾角為60.72°。因機(jī)身長(zhǎng)度的局限性，最小轉(zhuǎn)彎半徑為6.5m。在設(shè)計(jì)巷道轉(zhuǎn)彎時(shí)，機(jī)身越長(zhǎng)，所需轉(zhuǎn)彎半徑就越大，機(jī)身越寬，所需開門巷道越寬，而掘進(jìn)機(jī)機(jī)身高度對(duì)轉(zhuǎn)向無影響。

因1511皮順與切眼夾角為72°，呈銳角布置，根據(jù)以上參數(shù)，確定采用最小轉(zhuǎn)彎半徑模擬法轉(zhuǎn)彎。

二、設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎半徑模擬法轉(zhuǎn)彎

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)不斷摸索并結(jié)合以往掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)選擇6.5m轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)，易造成掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)活動(dòng)空間狹小，前進(jìn)、后退困難。但轉(zhuǎn)彎長(zhǎng)度短，施工量相對(duì)較小，且掘進(jìn)機(jī)活動(dòng)空間能滿足操作需求，此時(shí)最大支護(hù)尺寸為11m(最大支護(hù)尺寸選定：掘進(jìn)巷道時(shí)的內(nèi)彎中心至巷道輪廓最突出部分)。當(dāng)選擇6.5m以上的轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)，易造成懸頂面積過大，導(dǎo)致作業(yè)點(diǎn)的不安全因素，同時(shí)后期支護(hù)困難。

根據(jù)理論論證及現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)得出：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎半徑，只適用于過渡彎道，且兩巷夾角越大，所需轉(zhuǎn)彎長(zhǎng)度越短，支護(hù)斷面越小，更便于施工。因1511皮順設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎巷道呈銳角布置，為減少安全隱患及施工工作量，按最小轉(zhuǎn)彎半徑施工。

施工前，先在CAD上根據(jù)巷道和掘進(jìn)機(jī)參數(shù)制作模型模擬轉(zhuǎn)彎，通過演示來確定巷道轉(zhuǎn)彎的相關(guān)數(shù)據(jù)。在模擬演示中，距離巷幫預(yù)留富余系數(shù)，以保證掘進(jìn)機(jī)后尾不刮蹭巷幫。在掘進(jìn)機(jī)行走截割時(shí)，支護(hù)必須緊跟迎頭，按掘進(jìn)機(jī)每前行3.3m時(shí)掘進(jìn)機(jī)的擺幅來決定下一循環(huán)截割范圍。截割至彎道變急段時(shí)，可適當(dāng)縮短行走步距，減少掘進(jìn)機(jī)退、擺機(jī)次數(shù)，具體截割行走步距可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件而定。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)達(dá)到最大擺幅時(shí)，需將掘進(jìn)機(jī)與二運(yùn)之間的銷軸連接改為軟連接，這是解決掘進(jìn)機(jī)銳角轉(zhuǎn)彎的關(guān)鍵所在，依此類推，直至轉(zhuǎn)入下一條設(shè)計(jì)巷道為止。模擬轉(zhuǎn)彎如下圖所示。

模擬轉(zhuǎn)彎圖

三、操作要領(lǐng)

1.根據(jù)巷道布置，掘進(jìn)機(jī)右轉(zhuǎn)彎時(shí)，1511皮順自切眼下幫21m（二運(yùn)電滾筒頭）位置處，按照3°夾角劈右?guī)褪┕ぁＳ捎诰蜻M(jìn)機(jī)操作臺(tái)在本機(jī)左邊，司機(jī)視線受阻，只能依靠輔助人員指揮，因此要求操作司機(jī)在截割前對(duì)截割點(diǎn)做到心中有數(shù)，避免超割、少割。

2.在擺機(jī)時(shí)，依靠掘進(jìn)機(jī)的前進(jìn)、后退和截割臂與履帶的配合來進(jìn)行方向調(diào)整，要求操作人員由經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)擔(dān)任，現(xiàn)場(chǎng)施工預(yù)見性不強(qiáng)或操作不熟練易造成擺機(jī)不連貫、開門口超寬等問題。

3.彎道掘進(jìn)時(shí)，要求巷道底板平整。由于空間及掘進(jìn)機(jī)的局限性，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)帶二運(yùn)設(shè)備施工至最大擺角后，需將掘進(jìn)機(jī)與二運(yùn)之間的銷軸連接改為軟連接，此時(shí)掘進(jìn)機(jī)與二運(yùn)可呈銳角轉(zhuǎn)載運(yùn)輸。

4.當(dāng)二運(yùn)抗幫后，拆除二運(yùn)并將機(jī)尾靠左幫固定。掘進(jìn)機(jī)開到工作面迎頭后，在掘進(jìn)機(jī)后鋪設(shè)一部SGB-620/40T刮板輸送機(jī)，溜尾鋪在掘進(jìn)機(jī)下，溜頭與二運(yùn)皮帶尾搭接。掘進(jìn)機(jī)一運(yùn)來煤直接經(jīng)溜子轉(zhuǎn)運(yùn)至皮帶。待掘進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)到25m時(shí)，簡(jiǎn)化運(yùn)輸系統(tǒng)，安設(shè)二運(yùn)，同時(shí)沿40T溜子中心線施工單軌吊梁作為二運(yùn)跑道，通過單軌吊滑輪組將二運(yùn)電滾筒中心線正對(duì)40T溜子中心線吊掛，最終使掘進(jìn)機(jī)達(dá)到正規(guī)作業(yè)循環(huán)。

5.掘進(jìn)機(jī)在右轉(zhuǎn)彎擺機(jī)時(shí)，輔助指揮人員要指揮得當(dāng)，在距離機(jī)尾3m處各安排一人觀察，并及時(shí)向指揮人員報(bào)告，再由指揮人員指揮司機(jī)完成擺機(jī)操作。

四、結(jié)語

在煤礦工業(yè)飛速發(fā)展的今天，掘進(jìn)機(jī)的人工工效明顯大于耙裝機(jī)施工。同時(shí)，由于《煤礦安全規(guī)程》第六十一條第七項(xiàng)明確規(guī)定，高瓦斯、煤與瓦斯突出和有煤塵爆炸危險(xiǎn)礦井的煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)工作面和石門揭煤工作面，嚴(yán)禁使用鋼絲繩牽引的耙裝機(jī)施工，因此采用掘進(jìn)機(jī)開門施工的優(yōu)勢(shì)更加突出，新驛煤礦1511皮順掘進(jìn)機(jī)銳角轉(zhuǎn)彎，進(jìn)一步拓展了掘進(jìn)機(jī)的使用范圍。在現(xiàn)場(chǎng)操作過程中，掘進(jìn)機(jī)銳角轉(zhuǎn)彎仍存在不足，需要我們不斷進(jìn)行探索改革，以充分發(fā)揮掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)效率，為煤礦安全、高效的生產(chǎn)目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。