智能高效炮掘生產新模式的實踐與應用

竇衍來 王 昊 張 健

（棗礦集團高莊煤業有限公司，山東 微山 277605）

1 引言

高莊煤業有限公司隸屬山東能源棗莊礦業集團公司，位于山東省濟寧市微山縣境內。礦井井田面積32 km2，地質儲量為2.8 億t，可采儲量1.3 億t。隨著公司開采年限的增加，礦井采場條件越來越復雜，且受沖擊地壓礦井采掘工作面間距的限制，采掘銜接緊張的矛盾日益突出，特別是涉及到采區銜接、水平接替的延伸，要求巷道的掘進速度相應加快。為滿足公司采場生產接續需求，高莊煤業有限公司掘進專業部署開展了“一提雙優”掘進工作面的構建與實踐，形成智能高效“一提雙優”掘進生產新模式，為快掘提效提供全新路徑，以應對礦井自然減員、采場條件復雜、萬噸掘進率上升、采掘接續緊張局面。

2 炮掘生產工藝工序新模式

智能高效“一提雙優”掘進生產新模式是“一提雙優”在掘進工作面的研究與應用。以西三輔助運輸掘進工作面現場實際為基礎，對裝備升級、生產系統優化、勞動組織優化等工作進行科學考量、統籌規劃，突出安全性、效率性、效益性三性“費效比”綜合分析，打造了裝備保安、生產提效、創新增盈的掘進生產新模式。

2.1 掘進工藝優化

2.1.1 改變傳統風鉆打眼工藝

應用CMJ2-17 液壓鉆車打眼，替代傳統的氣腿式風鉆，同時在液壓鉆車上創新配備應用了紅色激光定眼儀、鉆桿角度測量儀。液壓鉆車鉆孔時，利用紅色線激光導向，激光照射的點即是鉆孔位置，便于操作人員觀測判斷，提高了鉆車鉆孔打眼精確度和點眼效率。在打眼的過程中再通過液壓鉆車鉆桿角度測量儀，調節打眼角度，滿足不同眼位施工技術參數，保障打眼質量。與傳統的風鉆相比，液壓鉆車打眼具有打眼速度快、作業安全性高、循環進尺高等特點。

2.1.2 改變傳統耙裝機耙裝工藝

應用ZWY-160/56.5L 挖掘式裝載機進行耙裝作業：一是出矸速度提高。每循環（按1.8 m 計算）出矸用時約40 min，較使用耙裝機出矸100 min，節約了60 min，出矸速度提高60%。二是減少挪機時間9 個小班。挖掘式裝載機有行走履帶，可以做到隨掘跟進，出矸及時，實現迎頭交清窩。與傳統耙裝機移機相比，減少了鋪道環節，每月可減少耙裝機挪移用時9 個小班。

2.1.3 改變“穿管式”前探臨時支護工藝

在裝載式挖掘機上安裝機載前探梁，突破掘進臨時支護瓶頸，實現掘進臨時支護自動化，較使用穿管式前探梁，使用快捷方便、安全可靠，減少了人工前移前探梁的環節。臨時支護用時6 min，較使用穿管式前探梁用時10 min，速度提高40%。

2.1.4 聯網工藝優化

聯合廠家對井下聯網工藝進行優化，制作應用了CL130 礦用支護網聯網機，如圖1 所示。以井下壓風為動力，使用方便，聯網成型美觀牢固，聯網速度快，其聯網效率是手工聯網的3～5 倍，使用“C”型網扣替代普通扎絲，網扣采用Q425 鋼絲制作，耐銹蝕，其抗拉強度是傳統聯網鐵絲3～4 倍。

圖1 CL130 礦用支護網聯網機

2.2 運輸系統優化

掘進傳統的運輸系統，應用小絞車等設施運輸材料，需要鋪設軌道，安裝絞車、安全設施等用工耗時大，運煤皮帶采用異步電機驅動裝置啟動時波動大，對皮帶損傷較大。針對以上管理中出現的問題，認真分析研究，進行了優化。

2.2.1 后路物料運輸工藝革新

改變了傳統小絞車物料運輸模式，應用WC3Y(B)防爆型無軌膠輪車進行物料運輸，真正地實現了無軌運輸。與應用無極繩絞車、小絞車鋪軌運輸相比，每班可優化減員1 人，可節省安裝、回撤及材料等投入費用。

漢族男生138名，維吾爾族112名，回族11名，哈薩克族6名，其他民族8名；中專生75名，大專生115名，本科生85名。

2.2.2 皮帶驅動裝置優化

應用了永磁變頻皮帶驅動裝置，代替了傳統的異步電機、減速器、液力耦合器的皮帶驅動裝置，安裝效率提高50%，具有無齒輪傳動（噪聲更小）、 傳動效率高（節能高效）、 輸出轉矩大（運輸距離就更長）、恒轉矩控制、由變頻器控制（實現軟啟動）、免維護、故障率低（主從控制）等優點。通過與傳統的異步電機對比，永磁變頻皮帶驅動裝置具有節能高效、維護量低、輸送距離長、啟動平穩、降低皮帶、托輥的沖擊和磨損等優點。

2.2.3 應用可視化皮帶區域集控系統

可視化皮帶區域集控裝置，如圖2 所示，具有視頻監控和故障檢測功能，一個人就可完成整部膠帶機的巡檢，多部皮帶運行時只需一名司機，改變了以往每部皮帶都需安設皮帶司機的狀態，減少了多名巡檢人員。同時地面、現場均有視頻顯示終端，發現人的不安全行為時及時制止，安全系數進一步提高。

圖2 可視化皮帶區域集控系統

2.3 監測監控系統優化

監測監控在掘進工作面施工過程中至關重要，尤其是爆破作業后的氣體檢測監測，操作人員危險性較大，是安全管理中的重要環節。為提高掘進安全檢測監測，調研合作應用新設備。

爆破作業后及作業過程中，應用KRXJ38 智能化自動巡檢機器人（如圖3所示）進行巡檢監測監控，提高了巡檢效果。（1）該設備上搭載了一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氧氣等多種氣體傳感器，實現對現場危險氣體及可燃氣體的檢測分析；載有煙霧傳感器和熱成像儀，當有煙霧產生和溫度過高的現象發生時，能及時報警。（2）具有雙向語音對講功能，可實現前后遠距離語音通信。（3）能將監測信息實時傳輸至地面網絡信息中心和皮帶可視化集控系統顯示器，可隨時監控現場，提高管理效率。可實時在現場和調度指揮中心控制智能“巡檢機器人”，無需人員進入巡檢，巡檢安全性提高。

圖3 KRXJ38 智能化自動巡檢機器人

2.4 優化勞動組織

結合裝備升級、工藝工序優化，在施工過程中不斷優化勞動組織，以科學合理匹配人員，發揮人機效能，提高效率。通過優化，該掘進工作面配置人員27 人，較原勞動組織優化減員14 人。其中兩個生產班各配置8 人，檢修班配置6 人，噴漿班配置5 人。取消夜班生產，生產時間為6:00—24:00。采取“二七一六”制作業方式，早班（6:00—13:00）、中班（13:00—20:00）七小時生產，晚班（18:00—24:00）六小時噴漿檢修，與生產班重合兩小時。生產班每班2 個循環，巖巷平均日進尺6.5 m，月進尺195 m。

2.5 素質優化提升

著力創新培訓模式，積極構建“廠商制造技術轉化為礦井應用技術、與高等院校合作提高專業技術、通過實踐培訓提高操作技術”的三層級培訓模式，提高駕馭新裝備、新工藝的能力。堅持“一設備一培訓”學練結合的原則，創新“理論+實景”培訓方式，選聘高級技師、技師為兼職實訓師，結合生產工藝、設備設施升級情況，實施模塊化崗位實訓，實現人員素質和新裝備要求的高度匹配。

3 結論

通過“一提雙優”掘進生產新模式的開展，西三采區輔助運輸效能得到較大提升。

3.1 單進工效提升

裝備升級前單進水平在100～110 m，裝備升級后巖巷月單進達到195 m，半煤巖巷月單進達到230 m，分別提高86%和119%，工效由0.116 m/工分別提升到0.328 m/工和0.387 m/工，提高182%和233%。

3.2 用工數量減少

裝備升級前人員配置41 人，裝備升級后配置人員27 人，優化減員14 人，人員減少35%。節省的人員充實到巷道維修、水倉清理、采掘工作面安撤造條件施工中。

3.3 降本創效效果

月降本創效59.085 萬元，年創效709.02 萬元。

（1）掘進單進平均提高102%以上，相當于兩支傳統掘進施工隊伍施工水平。每支傳統掘進隊伍按50 人，每人每月按8000 元計算，可節省人工成本40 萬元。

（2）在提高單進的同時較普通掘進隊伍優化減員14 人，實現每月創效11.2 萬元。

（3）應用無軌膠輪車，每月可減少軌道鋪設投入7.885 萬元（每月按190 m 計算），鋪設軌道每米成本415.6 元（按軌道30 kg/m，每米300 元，道板1.2 塊/m，每米 65 元，人工費用每米30 元，道夾板每付道夾板53 元，每米10.6 元，螺絲道釘每米10 元）。