連續多段小角度煤巷掘進煤流工藝的優化

劉淑強 王德勇 陳兆哲

（兗州煤業股份有限公司興隆莊煤礦，山東 濟寧 272102）

隨著礦井開采年限的增加，掘進工作面的設計愈加復雜，沿空施工的掘進巷道越來越多。為保證沿空施工時煤柱的留設、煤炭資源回收率及后期設備安裝的需要，巷道經常設計為拐彎較多且距離較短。以往巷道拐彎都是采用增加刮板輸送機滿足巷道的掘進煤流運輸，刮板輸送機設備故障率較高，且職工勞動強度大，掘進效率低。為此，研究膠帶輸送機小角度拐彎工藝與轉角錨網支護工藝，提高掘進速度，減小勞動強度與設備投入量非常必要。

1 工程概況

興隆莊煤礦3306（下）軌順掘進工作面位于三采區，其西部與3305（下）綜放工作面（已回采）緊鄰，南部為5319綜放工作面（已回采），西南為5318綜放工作面（已回采），北部為日菏高速公路保護煤柱。巷道沿3305（下）綜放工作面采空區施工，設計全長359m。為保證沿空掘進時與采空區的煤柱及煤炭資源的回收率，軌順末段119m設計為7段連續小角度調斜施工（Y軸方向偏移34.5m），配套EBZ220型掘進機與DSJ80膠帶輸送機運輸煤流。

3306 （下）軌順采用錨網支護，基本支護形式為錨網錨索聯合支護。巷道交岔點及圍巖破碎帶等特殊地點，采用在錨網支護基礎上加密錨索，或支設單體支柱、錨架聯合支護等支撐式支護方式以加強支護。設計頂錨桿錨固方式為全長錨固，幫部錨桿為加長錨固。3306（下）軌順斷面為梯形斷面，上凈寬4.8m，下凈寬5.4m，高度3.8～4.0m。

3306 （下）軌順設計使用單軌吊進行物料及設備的運輸，原設計施工方案為在軌順末段調斜施工時，安設兩部40T刮板輸送機配合膠帶輸送機進行煤流運輸。此方案需要施工準備安裝40T刮板輸送機所需電纜、延長單軌吊運輸線路、安裝刮板輸送機等工序，施工環節較多，設備投入量大，職工勞動強度大，而且刮板輸送機的設備故障率較高，不能有效提高掘進效率，保證設備開機率。

2 施工方案

2.1 設計采用膠帶輸送機小角度轉角運輸方案

為實現膠帶輸送機轉彎運行，如圖1所示，采取兩個措施：（1）托輥內側向膠帶輸送機運行方向傾斜，得到托輥軸線與法線方向夾角ψ，該角叫做安裝支撐角；（2）將膠帶內側抬高，得到承載托輥組中間托輥或回空托輥的軸線與水平面之間夾角γ，該角叫做內曲線抬高角，R叫做轉彎半徑。曲線的形成對于剛性支架運輸機，可采用加密支架過渡（H架間距為1.1m），以便形成曲線，并應允許ψ與γ調節，在曲線段兩端應設置過渡段，在此段上φ0角與γ角逐漸增大到曲線段應有值。膠帶輸送機轉彎段內側上下膠帶加設直立抗輥，既能使輸送機在運行時產生向外的力來平衡輸送帶向心力，又能防止膠帶跑偏超出可控范圍。φ0角應在可能范圍內取大一些，以便于托輥與膠帶之間的摩擦系數增大。原則上轉彎并不受轉角大小限制，但轉角過大不能滿足現場實際則轉彎不能形成。

圖1 膠帶輸送機轉角運輸設計圖

7段調斜中，每一段相比上一段向右調整角度約5°30″，最后第7段比巷道第一段轉角前正方位調整20°30″。為滿足膠帶輸送機的運輸，根據巷道轉角要求，設計制作套組連接桿，配合人工調整膠帶內外側高度，保證膠帶輸送機運行時不出現跑偏。

（1）根據設計及巷道轉角加工制作套組連接桿，始終保持內側連接桿比外側連接桿短；

（2）根據巷道轉角，計算出膠帶外側與內側的高差，現場使用坡度儀人工調整每一節膠帶H架，確保滿足設計高差要求；

（3）設計加工的套組連接桿中，增加托輥的數量及調節寬度，保證調節效果；

（4）轉角內側設置立輥對上下膠帶進行抗偏調節。

為保證膠帶輸送機在巷道轉角處運行過程中的安全，在各轉角位置安設靈敏可靠的急停控制按鈕，且在轉角位置施工地錨錨桿，用高強度鋼絲繩將H架與地錨連接牢固。轉角處膠帶輸送機內側安設安全護網，嚴禁人員進入內側。

膠帶輸送機運行過程中，每班人員定期巡查轉角處托輥、H架及立輥轉動靈活性，發現損壞等問題后及時進行更換。如出現膠帶磨損嚴重或灑煤等情況時，及時調整托輥和立輥位置，對膠帶進行調偏。

2.2 巷道轉角支護方案

巷道設計錨網支護排距為1.0m，按照正常巷道施工，巷道每排兩端排距相同，在以往的巷道拐彎或轉角施工中，均采用截取合適長度的鋼帶在拐彎或轉角位置重新支護。這樣不僅不利于巷道的拐彎及轉角，同時增加了工序和材料的使用，造成浪費。為此，設計采用轉角支護方案，如圖2所示。

按照設計轉角交叉點距離，提前在距離拐中1m位置時，在截割與支護的工序中，左側鋼帶排距增加為1.1m，右側鋼帶排距縮小為0.9m，同時每排鋼帶相比上排鋼帶向右側偏移0.1m施工，巷道轉角位置兩幫使用掘進機前后順齊直。

圖2 轉角巷道支護大樣圖

通過采取上述轉角支護方案，現場實際截割與支護過程中，未出現不便于施工的工序。轉角方案實施后，一是節省了轉角施工造成的鋼帶等材料的浪費；二是提高了掘進速度，一次截割支護就能完成巷道轉角；三是有利于巷道成型的控制，幫部未出現明顯轉角及交錯，增加了巷道順滑度及后期巷道的使用方便性。

3 結語

通過轉角支護方案及膠帶輸送機的轉向改造方案，較好地提高了巷道掘進支護速度，縮短施工工期，優化了施工工藝，減少了設備的投入，簡化了煤流運輸系統。相比刮板輸送機大大降低了機電事故率，省去了安裝刮板輸送機的工序，提高了生產效率，保證了安全生產。