快速掘進(jìn)系統(tǒng)在涼水井煤礦中的應(yīng)用

魯鶴鳴

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

涼水井煤礦為解決掘進(jìn)工作面多人化、工作量大、進(jìn)尺少、高投入低回報(bào)的難題，分析了該煤礦的地質(zhì)條件及巷道具體尺寸，合理地搭配了快速掘進(jìn)系統(tǒng)，即改革現(xiàn)有的掘進(jìn)系統(tǒng)，以提高巷道掘進(jìn)效率，減少掘進(jìn)隊(duì)伍數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)減員提效[1]。該快速掘進(jìn)系統(tǒng)經(jīng)實(shí)際運(yùn)行取得了較好的效果。

1 快速掘進(jìn)系統(tǒng)

快速掘進(jìn)系統(tǒng)主要用于綜采工作面布置巷道，整套系統(tǒng)是以JA340型掘錨機(jī)為龍頭，并配備兩臂幫錨機(jī)、可彎曲帶式輸送機(jī)、邁步式自移機(jī)尾等，實(shí)現(xiàn)掘、錨、運(yùn)三位一體的高效、平行作業(yè)。其掘錨機(jī)采用了全遙控操作，可避免因割煤過(guò)程中采煤司機(jī)距離迎頭太近而帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題，提高了安全可靠性。其系統(tǒng)框架示意如圖1所示。

1-掘錨機(jī);2-幫錨機(jī);3-可彎曲帶式輸送機(jī);4-邁步式自移機(jī)尾。圖1 快速掘進(jìn)系統(tǒng)框架示意圖

2 開(kāi)采工藝

1) 快速掘進(jìn)。以掘錨機(jī)為開(kāi)采龍頭，生產(chǎn)能力25 t/min，開(kāi)采范圍2 800～3 800 mm，采用伸縮式截割滾筒巷道一次成型，依靠推移油缸進(jìn)行掏槽，保護(hù)底板,增大截割推力；鏟板采用伸縮式鏟板,以適應(yīng)不同巷道的寬度；在割煤掏槽時(shí)，截割滾筒、鏟板和運(yùn)輸刮板機(jī)可同時(shí)往前移動(dòng)，保證了割下的煤炭第一時(shí)間完全運(yùn)送到幫錨機(jī)上。

2) 安全支護(hù)。在掘進(jìn)過(guò)程中，掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸同時(shí)工作,互不影響。臨時(shí)支護(hù)裝置對(duì)頂板及時(shí)支護(hù)，可以有效地提高錨護(hù)操作人員的操作環(huán)境安全系數(shù)。掘錨機(jī)配備4臺(tái)頂錨鉆機(jī)，2臺(tái)幫錨鉆機(jī)可同時(shí)進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，其余錨桿可由隨后兩臂幫錨機(jī)完成，鉆機(jī)轉(zhuǎn)矩為315 Nm，轉(zhuǎn)速為600 r/min。

3) 持續(xù)運(yùn)輸。由兩臂幫錨機(jī)將掘錨機(jī)割下的煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)到可彎曲帶式輸送機(jī)上，通過(guò)與邁步式自移機(jī)尾的搭接，煤炭可以不斷地落入可彎曲帶式輸送機(jī)上，并運(yùn)送出工作面，從而完成連續(xù)快速運(yùn)輸。可彎曲帶式輸送機(jī)可根據(jù)不同情況選擇搭接距離(35～100 m)，每個(gè)單班無(wú)需延伸輸送帶，其輸送機(jī)的連續(xù)運(yùn)輸能力為1 200 t/h。可彎曲帶式輸送機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑為8 m，能在彎曲狀態(tài)下平穩(wěn)地運(yùn)送物料[2]。

4) 控制通信。工作面全面覆蓋監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳裝置，組建故障數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)防爆無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到地面,可有效監(jiān)控井下重要部位的實(shí)時(shí)狀況和整套系統(tǒng)的參數(shù),監(jiān)控每臺(tái)設(shè)備的用電情況,如圖2所示[3]。

圖2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)示意圖

5) 輔助工作。生產(chǎn)工作人員無(wú)需進(jìn)行看護(hù)電纜、水管、帶式輸送機(jī)及清理浮煤等工作，既降低了勞動(dòng)強(qiáng)度及工作時(shí)間，又減少了人員配置。掘錨機(jī)采用濕式除塵系統(tǒng)，優(yōu)化了井下工作環(huán)境，有利于工作人員的身體健康。

6) 安全系統(tǒng)。整套設(shè)備在聯(lián)動(dòng)過(guò)程中，如遇到突發(fā)狀況，可就近按下任何一個(gè)急停開(kāi)關(guān)，則整套設(shè)備停止運(yùn)行。這樣可第一時(shí)間保證井下工作人員安全,避免生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中引起的任何故障,達(dá)到協(xié)調(diào)、連續(xù)、高效安全運(yùn)行的目的[4]。

3 巷道斷面及支護(hù)要求

施工巷道為42203帶式輸送機(jī)運(yùn)輸巷位于422盤(pán)區(qū)北部，西側(cè)連通422盤(pán)區(qū)隧道北區(qū)輔運(yùn)大巷，南側(cè)為42203輔運(yùn)巷，北側(cè)為實(shí)煤區(qū)。巷道設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為2 741.17 m，目前已經(jīng)掘進(jìn)723 m。設(shè)計(jì)斷面形式為矩形，掘?qū)捄蛢魧捑鶠? 400 mm，掘高為3 250 mm，凈高為3 150 mm。42203膠運(yùn)巷采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)頂板采用錨網(wǎng)索支護(hù)。錨桿頂部采用φ18×2 100 mmⅡ級(jí)螺紋鋼筋錨桿支護(hù)，排列方式為六矩形布置，間排距均為1 000 mm×1 000 mm。錨索一、二菱形布置，間排距2 500 mm×2 000 mm，沿巷道中心對(duì)稱布置，錨索垂直于巷道頂板層理面施工，錨索長(zhǎng)度為7 300 mm，采用φ15.24 mm的鋼絞線加工而成。

4 應(yīng)用效果

本系統(tǒng)于2018年6月開(kāi)始使用，截至2018年8月底已完成42203輔運(yùn)掘進(jìn)工作，總進(jìn)尺1 780 m，其中單班最高進(jìn)尺28 m，日最高進(jìn)尺53 m，月最高進(jìn)尺1 028 m。快速掘進(jìn)系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)的掘進(jìn)理念，打造了協(xié)調(diào)、連續(xù)、高效的掘進(jìn)工作面[5]。快速掘進(jìn)系統(tǒng)的成功使用，不僅提高了掘進(jìn)工作效率，還減少了人員使用并提高了安全保障。這種合理搭配方式適應(yīng)巷道條件，保證了井下的安全生產(chǎn),值得推廣應(yīng)用。