耙裝機在掘進機大傾角掘進中的應用

李 勇 李 冬 康蘭東

（1.濟寧能源發展集團有限公司，山東 濟寧 272000；2.汶上義橋煤礦有限責任公司，山東 汶上 272500）

掘進機普遍用于煤礦井巷掘進工程中，地質條件簡單，巷道傾角較小時能充分發揮掘進機的高效和靈活性能。受限于掘進機的爬坡能力，一旦巷道傾角驟然變大或出現斷層需要抬坡施工時，掘進機容易出現履帶打滑、機身失穩等現象，對安全生產帶來極大的挑戰。汶上義橋煤礦有限責任公司通過生產實踐，優化總結出一套掘進機大坡度施工工藝，極大地提高了掘進工效。

1 概況

汶上義橋煤礦有限責任公司3305 工作面膠帶順槽沿煤層底板托頂煤掘進，煤層傾角15～22°，平均18°。3 煤層頂板為上部灰綠色、下部淺綠色的中、細砂巖，硬度系數40～60 MPa；底板為淺灰色細砂巖，黑色泥巖，硬度系數20～40 MPa。

1.1 巷道情況

3305 工作面膠帶順槽掘進至導線點X20 前30 m時，揭露隱伏錯上斷層FJ-3305-15，落差9.5 m，巷道傾角16～18 °。為盡快施工至斷層下盤煤層，減少破矸量，降低對煤流系統的影響，需按23～25°施工。斷層平面示意圖如圖1 所示。

圖1 斷層平面示意圖

1.2 設備配置

采用三一重工EBZ-160 型掘進機破煤矸，破碎的煤矸通過雙邊鏈刮板式第一運輸機和橋式皮帶轉載第二運輸機，并經3305 工作面膠帶順槽安裝的DSJ100/63/2×75 帶式輸送機外運。

1.3 生產狀況

由于掘進機爬坡能力僅有18°，在大坡度掘進過程中掘進機經常性的“趴窩”，雖采取墊木垛料結實底板、打錨索助力、安裝回柱絞車牽引，但掘進機履帶打滑、失穩現象極為明顯，日進尺不足3 m，且工人需反復扛運木垛料并清理壓壞的木垛料。由于坡度大，煤矸淤淌至掘進機后需人工攉煤矸，工人勞動強度極大，掘進機爬坡過程中墊木垛料危險系數高，掘進工效低。

2 生產工藝優化

為克服人工清理浮矸勞動強度大、掘進機機身坡度大的難題，在掘進機后安裝P60B 型耙裝機耙裝掘進機與耙裝機之間的煤矸。

2.1 施工方案

（1）先在橋式皮帶轉載第二運輸機上方頂板，每間隔6～8 m 在第二運輸機兩側各施工一根固定錨桿。固定錨桿伸入頂板圍巖不得小于1600 mm，采用兩根MSCK2850 樹脂錨固劑錨固。

（2）將橋式皮帶轉載第二運輸機與掘進機搭接處以及每間隔6～8 m 用兩根固定錨桿與Φ18×64 mm圓環鏈固定于頂板上，二運末通過輪槽定在跑道上，固定鏈子的螺母必須上滿絲。

（3）橋式皮帶轉載第二運輸機固定牢固后，與掘進機整體拆分開。

（4）在DSJ100/63/2×75 帶式輸送機機尾處安裝P60B 型耙裝機，耙裝機搭接輸送機，耙裝機距離掘進工作面不大于50 m。

（5）掘進機截割時不出煤矸，通過煤矸的淤淌將掘進機墊高，降低掘進機機身傾角，減緩掘進機攀爬坡度，便于掘進機向前行走。如圖2 所示。

（6）掘進機前行后，耙裝機耙裝耙裝機與掘進機卸載點之間的煤矸。

（7）使用掘進履帶空轉配合繩徑15.5 mm 的鋼絲繩向前牽引耙裝機。

圖2 掘進機墊高示意圖

2.2 施工措施

2.2.1 耙裝機平行作業

掘進期間在耙裝機司機前方安設護身擋板，防止耙裝機前大塊煤、矸滾落傷人。耙裝機前堆積矸石減小掘進機機身坡度，掘進機行走后，耙裝機耙裝出矸，耙裝機尾輪固定在掘進機第一運輸機機頭支架上，耙裝距離以5～40 m 為宜，不大于50 m。

（1）平行作業時耙裝機照明必須完好，機械、電氣部分必須完整、可靠，鋼絲繩完好、尾輪固定牢固。

（2）尾輪至掘進工作面不小于6 m，且距尾輪2 m 處（掘進工作面側）拉設警戒牌，防止人員誤入耙斗運行區域。

（3）尾輪固定在Φ18×64 mm 圓環鏈上，鏈子兩端采用錨桿固定，錨桿規格為Φ22×1200 mm的等強度金屬螺紋鋼錨桿，錨桿外露長度不得超過300 mm，錨固長度不小于500 mm。

（4）人員進出時要提前發出信號，司機發現信號后要及時停機斷電，并向對方發出安全信號后，人員方可行走。

（5）掘進機出矸作業與耙裝機平行作業時，掘進機上作業人員不得超過2 人。在掘進機機身上停留或行走人員必須佩帶保險帶，嚴防人員滑入耙斗運行范圍內。掘進機行走時嚴禁耙裝。

（6）在耙裝機前作業時，由班組長安排專人找掉迎頭面及頂幫松動的活矸危巖，清理作業區域的大塊矸石，防止矸石滾落，確保安全退路暢通。

2.2.2 掘進機牽引耙裝機

（1）采用直徑不小于15.5 mm鋼絲繩進行牽引，鋼絲繩繩套插接長度不小于繩徑20 倍或用不少于2付繩卡卡牢。

（2）升起后支撐，將鋼絲繩纏繞在履帶上，履帶空轉牽引耙裝機運轉。鋼絲繩另一端通過Φ18×64 mm 圓環鏈或卸扣或Φ20 mm 錨桿連接耙裝機滑移板起吊環。使用錨桿連接時錨桿兩端必須使用雙帽和托盤緊固。

（3）掘進機牽引時必須慢速行進，由安全負責人組織對作業環境、工具、設備等進行風險辨識、隱患排查和安全確認，確保安全牽引。

（4）牽引時出現鋼絲繩受力過大時，必須停止前移，由跟班區長或班組長進行排查，可使用尾輪導向鋼絲繩。

（5）牽引耙裝機時必須使用電鈴聯系，并提前規定好信號，牽引期間繩道內嚴禁有人。

（6）將耙裝機前方雜物清理干凈，將浮矸整理平整，不得有較大起伏和傾斜，防止耙裝機歪倒。在耙裝機斜上方打設固定錨桿，采用鏈子將耙裝機固定牢固后，方可使用手拉葫蘆調整耙裝機。耙裝機移動到位后將滑移板、卸料槽分別用Φ18×64 mm圓環鏈和卸扣固定在提前打好的固定錨桿上，并緊固牢靠。移動和安裝耙裝機時，必須切斷耙裝機電源。

3 應用效果分析

（1）通過煤矸墊高掘進機，降低掘進機攀爬坡度，掘進機能夠順利地前行截割。耙裝機耙裝煤矸后，巷道傾角達到25°。

（2）安裝耙裝機后，日進尺由3 m 提高到8 m，掘進工效顯著提升。

（3）相較于傳統工藝，使用耙裝機耙裝出煤矸，無需人工攉煤矸，工人勞動強度明顯降低。

（4）耙裝機與掘進機之間可以做為臨時儲矸倉，柔性儲存煤矸，能夠實現集中出矸，降低了對煤流系統的依賴，確保了煤質。

4 結語

汶上義橋煤礦有限責任公司通過在EBZ-160 型掘進機后安裝P60B 型耙裝機，利用煤矸墊高減緩掘進機機身坡度，助力掘進機行走，實現了大坡度掘進。經過實踐檢驗，相較于傳統墊木垛料、施工底板凹槽、打錨索牽引等傳統方案，該工藝工效顯著，工人勞動強度低，安全系數高，目前已廣泛運用于大坡度綜掘或過斷層期間的掘進。