補連塔煤礦2-2煤三盤區掘錨機組優化改造

李 偉

（國家能源集團神東煤炭集團補連塔煤礦，陜西 榆林 719315）

1 工程概況

補連塔煤礦位于內蒙古自治區鄂爾多斯市。其中2-2煤層為主要可采煤層之一，位于延安組中巖段的頂部。該煤層全區發育，結構簡單，僅在底部（局部頂部） 含有1～2層矸， 煤層厚5.91～7.89m，平均6.75m，距其下部4#煤層30m左右。2-2煤三盤區軌道順槽斷面形狀為5.4m×3.6m的矩形，沿煤層底部掘進。巷道直接頂為煤層，厚度約3.4m，直接底為泥巖，厚度約0.85m。為了加快掘進速度，礦方決定采用MB670掘錨一體機。工作之前，根據礦方實際情況進行一些設備改造，可以更好的保證掘錨機施工時巷道安全。

2 掘錨機組及施工工藝改進

2.1 臨時液壓頂篷的改造

針對掘進機原頂篷面積小、支護范圍小、空頂距大、很難對巷道前方的采空區進行有效支護的特點，對掘錨機進行了臨時的液壓頂篷改造，使得掘錨機組能夠更好的適應三盤區地質狀況。頂篷的改造包括增加了臨時頂板，擴大支護面積，可以覆蓋對前方采空區的支護，減少頂板塌落的可能，通過液壓千斤頂來對頂篷進行收縮控制，當支護作業完成時，再將其收起。為了更方便地實施這些措施，在掘錨機上引出兩趟液壓管路。具體設備如圖1所示。

圖1 臨時液壓頂篷改造圖

2.2 阻擋煤壁落煤的裝置

為了同時保證施工人員與司機的安全，防止落煤造成人員傷亡，在掘錨機上添加一種阻擋煤壁落煤的裝置，設計如下：

在上述改造的臨時頂篷下，焊接一塊凹口鋼板，設置一根可以鑲嵌在凹口的鐵管，鐵管上設置三個鐵鉤，用以固定可以遮擋落煤的木板。鋼管長度根據巷道高度，設置為1300mm，每400mm設置一個鐵鉤，共設置三個。兩鋼管間的距離設置為2200mm，可以將施工人員全部包括在內，木板尺寸選擇長2200mm，寬250mm，可以防止大塊落煤的同時，又可以對巷道實際情況進行觀察。具體設計如圖2所示。

在進行頂板與巷幫作業時，先通過液壓千斤頂完成臨時頂篷的布置，隨后將鋼管嵌在鋼板上進行固定，再將木板掛在掛鉤上，完成防巷幫落煤裝置的布置。當開始進行下一次的截割工作前取下此裝置。

2.3 掘錨機截割方式及進刀路線改進

如果不對臨時頂篷進行改造，掘錨機在掘進時，最小空頂距約為2m，現不需要操作人員在空頂區域進行操作，因此可以在布置錨桿同時將割煤筒下降，并且進行中部割煤，減少支護掘進的交替時間，增加掘進速度。

改進后的掘錨機割煤支護工序如下：

（1）掘錨機的割筒從煤壁的中間開始進行掘進；（2）割筒向前割進1m，向下移動，進行下部割煤；（3）割筒到達底板，進行反復掃地，對底板完成清煤工作；（4）此時割筒在煤壁下方，開始對頂板兩幫進行支護作業；（5）割筒從煤壁下方向上方移動，完成煤壁上方的割煤；（6）割筒在上方進行反復割煤，完成掃頂作業；（7）再將割筒移至煤壁中央，完成下一刀割煤，在割煤的同時，將煤運輸出工作面。具體割煤支護工藝如圖3所示。

2.4 其他改造

（1）腳踏板改造

原掘錨機在登高作業時，需通過腳踏板進行攀登，儲存物件需要另外設置儲物箱，占地的同時，又不方便，因此在此基礎上，將儲物箱與腳踏板結合，改造成為腳踏箱。

（2）掘錨機兩側物料臺及鉆桿存放裝置

在掘錨機兩側加設物料臺，將樹脂藥卷、托盤、讓壓管、半球和錨索鎖具等物料分類放置，取用方便，便于管理。

3 掘進工藝優化

3.1 制定合理的正規循環作業

制定合理的循環作業，可以大幅度提高掘進速度與安全系數，全面、有計劃地完成作業任務。通過對不同工序的試驗，得出原掘進作業在掘支交替時較浪費時間，決定采用新的循環作業方式，即在頂板完好的條件下，由原來的一掘一支改為現在的一掘兩支作業方式。設置早、中、晚三班工作，每班工作8小時，其中早班、中班為掘進班，晚班前半班為掘進班，后半班為檢修維護班，重點檢修支護作業與設備維修，保證掘進班正常作業。

在工序間組織上，采用多工序平行作業的施工方案，支護與拉機尾、延皮帶平行作業，臨時軌道緊跟綜掘機后，同時用礦車直接為掘進頭運輸材料，可以保證支護材料及時送到，加快掘進速度，又減少了人員的浪費。

3.2 掘錨機的掘進支護范圍

為了在掘進后加快支護作業，最好能同時完成頂板與巷幫的支護，因此將頂板錨桿鉆機安置在掘錨機上端滑軌上，可以進行各方位的擺動，并且錨桿鉆機可以沿著滑軌進行滑動。鉆機滑在不同的位置所擺動的角度也不同。在1號頂板時，鉆機的最大擺動角度為10°和12°，2號頂板錨桿鉆機的最大搖擺角度為8°和18°。經過實際巷道測量與理論計算，得到頂錨桿的間距最小為900mm。

將幫錨桿機連接在掘錨機兩側，可以進行上下移動。為了更方便地對兩幫進行支護作業，移動的同時，可以進行不同角度的擺動。因此幫錨桿機可以完成巷幫全方位的支護作業，經過實際巷道測量與理論計算，得到幫錨桿的間距最小為1000mm。具體支護范圍如圖4所示。

圖4 頂板、幫部錨桿的支護范圍

3.3 掘錨一體化掘進效益分析

MB670 掘錨機于2019年5月30日安裝改造完成，開始進行掘進作業，在9月3日完成巷道掘進作業，共用時97d，掘進距離為1645.6m，在巷道掘進至81m的位置開始使用掘錨機。巷道掘進狀況如圖5所示。

圖5 掘錨機與傳統綜掘機施工對比

由圖5可以看出，掘進期間，在采用掘錨機后，巷道日平均掘進量為15.5m，較傳統綜掘機施工日掘進量10m提升55.5%。掘錨機日平均掘進量在隨著工人熟練操作后，快速提升，八月份日平均掘進距離可達到21m，比傳統綜掘機掘進速度提高一倍有余。在八月份，掘錨機掘進606m，快速掘進效果顯著，掘錨機的應用初見成效。

4 結語

巷道的掘進速度較慢，造成礦井采掘比例失衡。通過使用掘錨機組，并且根據礦方實際情況，進行機組優化改造，使掘錨機能夠適應該礦的條件，極大地提高了巷道的進尺水平，得到了良好的應用。研究成果應用效果良好，取得了顯著的經濟、社會效益，提高了本煤礦煤巷掘進速度，緩解了采掘接替緊張，保證了巷道掘進施工安全，對提高該礦的巷道掘進速度具有重要的現實意義。