快速掘進系統在孔莊煤礦-1015軌道大巷的應用

郝敬倫

摘 要： 本文介紹了傳統的掘進施工方法和支護方式，闡述了快速掘進系統的施工工藝及其液壓掘進鉆車和履帶式挖掘裝載機機構性能簡介，以及快速掘進系統的工作原理和工序，同時還介紹了使用快速掘進系統期間的安全注意事項。通過傳統掘進方法和快速掘進系統在孔莊煤礦-1015軌道大巷使用前后的對比，論述了快速掘進系統的優點并建議在我礦推廣。

關鍵詞： 快速掘進;機械化;噪音;速度;效率

隨著礦井不斷發展，開拓、重點等掘進工程也逐步向深水平延伸，深部地壓對巷道的破壞也越來越明顯，巷道壓力越來越大、支護強度要求越來越高，巖巷掘進效率一直徘徊不前，如何在壓力大、深水平提升掘進進尺一直是我們研究的課題。目前我礦區錨噴巷道在施工工藝上仍采用人工打眼爆破，爆破后利用耙裝機出矸，然后迎頭進行巷道支護，再將黃沙、水泥通過人工拌料，直接上到噴漿機上進行噴漿成巷，由于這種施工方式費時費工，職工勞動強度大，直接影響施工效率和施工質量。為了扭轉這種被動局面，經過調研我礦引進一套快速掘進系統，在掘進二隊施工的-1015軌道大巷使用。

1 傳統的施工方法及支護方式

傳統的施工方法及支護方式：采用人工打眼、人工裝藥、爆破方法出矸，執行光面爆破;用耙裝機裝巖，電瓶車與礦車聯合運輸。“錨桿+網+梁+錨索”聯合支護形式，采用初噴工藝。

斷面圖（單位：mm）：

說明：

（1）巷道按2.68 m畫線，正中線施工。

（2）巷道坡度：按+3‰施工。

（3）巷道斷面：掘進斷面22.4㎡，凈斷面19.83㎡。巷道寬：毛寬5.36m，凈寬5.2m;毛高4.53m，凈高4.2m（其中拱高2.6m，墻高1.6m）;水溝布置在巷道左側，水溝：凈寬×凈深=400mm×450mm，鋪底厚度100mm，壁厚100mm，水溝上沿至腰線高度1100mm，巷道中心線至水溝內側1600mm。

（4）支護方式：采用錨網（索）噴+圓鋼鋼帶梁聯合支護，錨桿采用MSGLW-500/22*2400，每排15根，錨桿壓圓鋼鋼帶梁，中間錨桿打在巷道正中，其余錨桿往兩邊分散布置，間排距：800mm×800mm，偏差-100～100mm。錨索規格SKP18/1*7/ 8200/1500/1720/5，打在兩排錨桿之間，錨索間排距1600mm×1600mm，偏差-100～100mm，每排3根。

（5）軌道施工中鋪雙軌，巷道中心線左偏750mm、右偏850mm為軌道中心線，軌型為30kg/m鋼軌，軌枕為水泥軌枕，軌面至腰線1000mm。道板必須墊實、搗實，嚴禁懸空。

2 快速掘進系統的施工方法及支護方式

快速掘進系統的施工方法及支護方式：即采用CMJ2-17型液壓掘進鉆車打眼，人工裝藥爆破方法破巖，采用ZWY-150/55L履帶式挖掘裝載機迎頭裝巖，采用150型膠帶輸送機將矸石卸載至-1015軌道矸石倉，再用耙裝機裝巖，蓄電池機車與礦車聯合運輸。支護采用“錨桿+點焊網+圓鋼鋼帶梁+錨索+噴漿”聯合支護形式，采用初噴工藝。

快速掘進系統設備布置圖：

3 CMJ2-17 煤礦用液壓掘進鉆車的機構性能簡介

（1）液壓鉆車主要是由①左履帶總成、②右履帶總成、③底盤、④左鉆臂、⑤右鉆臂、⑥左推進、⑦右推進、⑧釬具、⑨動力系統、⑩電氣系統、B11隨機工具、B12液壓系統組成。

（2）液壓鉆車的工作原理是由動力供應系統即電源（包括高壓電纜、變壓器、低壓電纜和電氣開關箱）把動力源接入鉆車的動力模塊，由動力模塊通過兩聯泵把電能轉化成液壓能，鉆車的行走由液壓馬達、減速機驅動履帶。鉆車鑿巖時由液壓系統驅動兩側的支腿穩車，然后使兩臂動作選擇孔位，通過補償裝置使推進器定位，然后操縱鑿巖鉆孔系統，使液壓鑿巖機鑿巖作業，供水系統沖洗炮孔。

（3）CMJ2-17 煤礦用液壓掘進鉆車優點：

①外形尺寸小、結構緊湊、功能多。

②雙臂鑿巖動作靈活，鉆臂能夠在一定范圍內靈活擺動鑿巖，定位可靠準確。

③效率高、速度快：經現場試驗對比，在-1015軌道大巷內巖性同樣的條件下，鉆車能夠快速定位，并且鉆車鑿深孔比風錘氣動打眼鑿孔的速度能夠提高二倍到三倍。

④鑿巖成本降低：由于鉆車采用的壓力是液壓的，而且液壓的壓力明顯比原先氣動壓力要高10倍左右，在同等條件下，鉆車受力均勻，沖擊小，成本能夠降低25%～30%。

⑤改善了現場的工作環境，噪聲明顯降低：因為液壓鑿巖施工時，沒有廢氣需要對外排出，不會對環境造成污染，又因是液壓施工，施工現場噪聲很小，現場的工作環境明顯得到提高。

⑥施工質量明顯提高：鉆車能夠快速準確的定位需要施工的孔的位置和孔的深度，提高迎頭爆破落矸效果，所以施工的工程質量能夠得到明顯提高。

⑦由于司機操作位置遠離迎頭，處于支護下工作，減少安全隱患，有利于安全生產。

4 履帶式挖掘裝載機機構性能簡介

（1）主要由工作機構、司機室、液壓系統、電氣系統、機架、行走機構、卷筒機構、運輸機構組成。工作機構主要由回轉油缸、大臂、大臂油缸、小臂、小臂油缸、鏟斗、鏟斗油缸和鏈架等部件組成。運輸機構主要由運輸槽、抬高油缸、主傳動部分、刮板鏈、主動鏈輪、從動鏈輪和液壓馬達等部件組成。司機室主要是鋼板焊接而成，所有的操作手柄、開關按鈕、腳踏板都在司機室里面。行走機構主要由左右行走架、引導輪、液壓驅動裝置、驅動鏈輪、支重輪、漲緊裝置、履帶裝置組成。機架的主要作用是連接器件的各大部件，并提供司機室和各液壓操縱元件的安裝空間。

（2）履帶式挖掘裝載機工作原理是由動力供應系統電源驅動三聯泵把電能轉化為液壓能，通過手柄將油壓打開行走馬達驅動履帶動作行走，然后靠履帶往前的推進，通過鏟斗鏟取矸石將矸石扒進自身的刮板輸送機，刮板輸送機運轉將矸石傳輸到尾部，矸石落入到皮帶機尾皮帶上。

（3）履帶式挖掘裝載機優點：

①結構緊湊簡單、操作簡便，可以對迎頭進行全面扒矸，不需要人工清理迎頭矸石，沒有死角，減輕了現場施工人員的勞動強度，工作效率得到明顯提高。

②裝載機是通過液壓動力控制先導閥，操作簡單方便省力，工作平穩。

③液壓系統采用了風冷，駕駛環境干凈，安全。

④該機還可以對爆破部分較大巖石使用破碎錘進行破碎。

5 矸石的外運裝車

通過挖掘裝載機自身的刮板輸送機將矸石從輸送機的尾部卸載到皮帶機尾的皮帶上，通過皮帶運轉將矸石外運至皮帶機頭的矸石倉，然后通過矸石倉前方的耙裝機將矸石倒入到車皮中，然后用電瓶車將車皮矸石拉至井口形成外運。

6 快速掘進作業線優點

（1）使用液壓掘進鉆車打眼，速度明顯增快，迎頭打炮眼時間縮短至50～70分鐘，節約了工作時間。

（2）使用挖掘裝載機裝矸，裝一炮矸石，用時只需1小時左右，工作時間縮短，工作效率明顯得到提高。

（3）液壓控制遠距離操作，迎頭人員減少，更安全可靠，提供安全保障。

（4）迎頭矸石先運至矸石倉，然后可以單獨出矸，與迎頭可以平行作業，人員能夠得到合理利用。

（5）改善現場工作環境，噪聲低。

（6）機械化提高，施工人員的勞動強度減小，能夠提高工作效率，工作質量有所提高。

7 使用安全注意事項

（1）操作工和維修工，必須經過專門培訓，并需要考核合格后才能進行上崗工作。

（2）開車前檢查各機器的油位部分正不正常，是否有泄露，開機前需要發出警示信號。

（3）開車前檢查各固定部位是否緊固，各運轉部位有無卡碰、雜物等。

（4）開車前檢查操作手柄是否處于“0”位，手柄是否零活可靠。

（5）打開供水開關，檢查供水、泵水是否正常、釬桿、釬頭供水是否暢通。

（6）檢修時，應及時斷開電源開關、供水開關，各操作手柄應打到“0”位，各運動部件應恢復到停機狀態。

（7）各部件是否清潔正常，送電后，察看前后車燈是否有電，正常照明。

（8）鉆機回轉轉矩較大，鑿巖機運轉時，工作人員需要操作規范得當。

（9）鉆機在操作動作前，應將支撐腿撐起，穩定的情況下操作，以免造成設備翻車的風險。

（10）鉆臂的轉動臂左右旋轉大于180°，防止絞壞膠管和接頭。

（11）鉆孔過程中，以防鑿巖推進力不當，使鉆桿在彎曲狀態下工作，鉆桿突然斷裂或更換鉆桿操作不當造成鉆桿從鉆孔中脫出而砸傷操作人員。

（12）停機時，鉆臂機構需要收攏到規定狀態，防止鉆臂傷人風險。

（13）停車后，將供水閥門關閉，并把鉆車后退至安全地帶，避免鉆機、裝載機停在空頂或頂板破碎處，以防頂板掉落煤、矸砸傷司機、檢修人員、設備的風險。

（14）鉆車行走時，電纜需要專人負責拖拉，避免壓壞電纜，造成事故。

（15）檢查行走履帶的松緊度是否適中，要確保履帶行走零活自如不卡頓。

（16）施工結束停車時，關閉進液閥門，以防各液壓驅動機構自動開啟。

（17）停機時，關閉機器的電器開關，關閉設備供電電源。

（18）清理鉆車、裝載機、皮帶、耙裝機、電瓶車各工作部位文明衛生，保持各部位干凈、整潔。

（19）按潤滑要求和保養要求進行維護、加油和保養，確保機械的完好和正常運轉。

8 結論

引進該快速掘進系統在孔莊煤礦-1015軌道大巷進行使用以來，由于前期職工操作不熟練，同時因整個工序的變化，造成前期兩個月掘進進尺只能與原始的人工打眼爆破工藝相持平。隨著職工對液壓掘進鉆車和履帶式挖掘裝載機的操作越來越熟練，同時對整個工序的掌握，人員的合理組織，到了第三個月，-1015軌道大巷的單進水平有了穩步提高。快速掘進系統的投入使用，改善了現場的環境，降低了職工的勞動強度，同時也提高了工作效率，為職工的身體健康提供了有效的保障，同時也為孔莊煤礦的巖巷深水平機械化掘進提供了一定的施工經驗和依據，使機械化程度有了進一步提高，建議進行推廣使用。