煤礦快速掘進成套設備在曙光礦的應用

李富元

（山西汾西礦業(yè)（集團）公司曙光煤礦，山西 孝義032308）

1 工程概況

1.1 基本情況

1228綜采工作面運輸巷設計走向長度1 150 m，傾斜長度236 m，位于一采區(qū)西翼，東臨集中軌道巷，南為回采完的1226工作面，北為未回采的1230工作面。工作面沿2號煤層掘進，煤層傾角2°～10°，夾矸巖性多為含炭質(zhì)泥巖或泥巖，有時為泥砂巖。該煤呈塊狀，半亮型煤，穩(wěn)定可采。

1.2 煤層頂?shù)装迩闆r

2號煤層的偽頂厚約0.3 m，巖性為灰黑色，結(jié)構(gòu)疏松，隨采隨落，小部分地段不含偽頂；直接頂厚約6.1 m，巖性為黑灰色，夾砂質(zhì)、菱鐵質(zhì)薄層，夾鏡煤線理，有時變相為中粗粒石英砂巖，中硬-堅硬頂板；老頂厚約6.4 m，深灰色，細粒、中粒砂狀結(jié)構(gòu)，碎屑成分以石英為主，巖屑次之，鈣硅質(zhì)膠結(jié)，具交錯層理，堅硬頂板。2號煤的直接底厚約3.1 m，巖性為深灰色，中粒砂狀結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)充填，分選性好，次棱角狀；老底厚約8.7 m，巖性為黑灰色，砂泥狀結(jié)構(gòu)，發(fā)育水平層理，裂隙發(fā)育（見表1）。

1.3 1228運輸巷巷道巷道斷面參數(shù)情況

巷道的凈高需一方面考慮巷道施工時需布置風筒，另一方面考慮運輸巷掘錨一體機和錨桿臺車高度，保證安全距離。根據(jù)巷道相關(guān)規(guī)格參數(shù)確定：1228運輸巷斷面為矩形斷面規(guī)格：掘?qū)挕辆蚋?5.2×3.2 m（見表2）。

2 掘進工藝流程對比

2.1 綜合機械化掘進工藝流程

以往綜合機械化掘進使用EBZ-160型掘進機與DSP-1040/800型膠帶輸送機及SGB 620/40 T刮板輸送機進行掘進工作，使用MQT-130/3.2錨桿鉆機和ZQS-50/1.8 S氣動手持式鉆機進行支護。具體的生產(chǎn)工藝流程為：開機前的安全確認→啟動掘進機→割左側(cè)煤、巖（檢查巷道成形情況）→臨時支護（敲幫問頂）→永久支護（人工打頂錨桿眼、人工安裝頂錨桿、鋪網(wǎng)、上鋼筋托梁、打幫錨桿眼、安裝幫錨桿、打錨索眼、安裝錨索、聯(lián)網(wǎng)）→回臨時支護→工作面鏟底→割右側(cè)煤、巖（檢查巷道成形情況）→臨時支護（敲幫問頂）→永久支護（人工打頂錨桿眼、人工安裝頂錨桿、鋪網(wǎng)、上鋼筋托梁、打幫錨桿眼、安裝幫錨桿、打錨索眼、安裝錨索、聯(lián)網(wǎng)）→回臨時支護→工作面鏟底→進行下一個循環(huán)。此工藝一個循環(huán)的時間是1.5～2.0 h。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

表2 1228運輸巷巷道特征表

2.2 快速掘進成套設備掘進工藝流程

快速掘錨成套裝備由1號煤礦用液壓錨桿鉆車、2號煤礦用液壓錨桿臺車和大跨距橋式轉(zhuǎn)載皮帶機組成，可以完成割煤、裝煤、運煤，以及巷道頂、幫支護和煤流轉(zhuǎn)載運輸工序的全機械化作業(yè)[1]。

1228運輸巷現(xiàn)采用掘錨一體機割煤、裝煤、打頂錨桿和幫錨桿、膠帶輸送機連續(xù)運煤。采用掘錨一體機掘進生產(chǎn)工藝流程為：開機前安全確認→啟動掘錨一體機割煤、裝煤、運煤、同時進行頂板和兩幫的支護→下一個循環(huán)。具體的支護工藝為：由EJM270/4—2掘錨一體機完成破煤和裝煤工序，同時打頂板錨桿和側(cè)幫上部幫錨桿；由CMM9—16煤礦用液壓錨桿鉆車完成剩余錨桿支護、錨索支護及均勻轉(zhuǎn)載；操作順序：掘錨一體機打1號、2號、5號、6號、7號頂錨桿（從左到右），液壓錨桿鉆車補打3號、4號頂錨桿，二者平行作業(yè)；掘錨一體機打1號、2號幫錨桿（從上到下），液壓錨桿鉆車補打3號、4號幫錨桿，二者平行作業(yè)；液壓錨桿鉆車同步完成8號、9號、10號錨索（間排距1.2 m×2 m）支護，如圖1所示（說明：頂錨桿1、2、5、6、7和幫錨桿1、2使用掘錨一體機施工，藍色編號是頂錨桿3、4和幫錨桿3、4及錨索8、9、10使用液壓錨桿鉆車施工。）。

圖1 快速掘進成套設備掘進工藝（mm）

3 設備使用效果對比

1）快速掘進成套裝備實現(xiàn)掘錨支運同步作業(yè)，提高工效。截割一次成巷，巷道規(guī)則平整，提高了成型效果；實現(xiàn)機械化臨時支護，提高了作業(yè)人員安全系數(shù)；機載超前探水鉆機與廠家多次討論改造，首次成功應用于1228運輸巷，打鉆時間由原來的24 h縮短為9 h，將原來的負壓除塵方式改為現(xiàn)在的泡沫除塵方式，粉塵區(qū)域與操作人員物理隔離，高效除塵，保障人員職業(yè)健康。

2）快速掘進成套裝備進尺完成情況。1228材料巷施工1 050 m之后1228切眼施工236 m，現(xiàn)在在1228運輸巷施工93 m。特別是在材料巷與切眼及切眼與運輸巷施工中，實現(xiàn)兩次整機90°拐彎施工。在施工期間實現(xiàn)單日最高進尺24 m，日均20 m，月掘進600 m左右，按照月均600 m的掘進速度計算，1228工作面4個月就能形成系統(tǒng)，加上設備安裝時間45 d，6個月就能組織回采作業(yè)，大大的緩解了礦井的采掘接替緊張的局面。

3）改變了以往的作業(yè)形式。從2019年元月份開始礦井全面取消夜班作業(yè)，通過長期分析提煉總結(jié)將全礦的作業(yè)形式，提升為“六·四·七·七”制作業(yè)，即：夜班6 h巡檢，檢修班4 h停產(chǎn)檢修，兩個生產(chǎn)班分別作業(yè)7 h。

4）與普通綜掘工作面對比情況。普通綜掘工作面每天兩個小班作業(yè)，每班兩個循環(huán)，4排錨桿，進尺4 m，每天8 m。快速掘錨成套裝備工作面每天兩個小班作業(yè)，每班5個循環(huán)，10排錨桿，進尺10m，每天20 m。

4 設備使用中存在的問題

1）工作面底板傾斜時，機身容易傾斜貼幫，造成掘錨一體機無法前進；巷道上下山坡度起伏較大時，爬坡段掘錨一體機行走困難，出現(xiàn)走不動現(xiàn)象，上下山段通過明顯的背斜或向斜構(gòu)造時，由于3號機橋式轉(zhuǎn)載機長度較長，容易造成轉(zhuǎn)載機貼死頂板或架在底板上，無法前進現(xiàn)象。

2）遇斷層，受斷層影響，掘錨一體機截割石頭存在一定難度，單日進尺為正常掘進的一半10 m。

3）掘錨一體機截割巖石，造成零部件損壞嚴重，特別對截齒的損壞和截割大臂滑移架的損壞。

快速掘錨成套裝備等先進設備的運用，對我礦運行和維護人員提出了更高要求，進一步加強人員業(yè)務素質(zhì)的提升，培養(yǎng)一崗多能的綜合型人才；快速掘錨成套裝備配備數(shù)字導向系統(tǒng)，實現(xiàn)智能導向，遠程盲割、精準定位定向。

5 結(jié)語

快速掘錨成套裝備實現(xiàn)掘錨支運同步作業(yè)，提高工效。截割一次成巷，巷道規(guī)則平整，提高了成型效果；實現(xiàn)機械化臨時支護，提高了作業(yè)人員安全系數(shù)；機載超前探水鉆機與廠家多次討論改造，首次成功應用于2417運巷，打鉆時間由原來的24 h縮短為9 h，將原來的負壓除塵方式改為現(xiàn)在的泡沫除塵方式，粉塵區(qū)域與操作人員物理隔離，高效除塵，保障人員職業(yè)健康。快速掘錨成套裝備的成功應用，在曙光礦實現(xiàn)單日最高進尺24 m，日均20 m。