煤礦井下綜掘機切巷直角拐彎及絞車硐室施工的應用

陳小軍

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司， 山西 呂梁 033102）

引言

現國內外煤礦巷道開口拐彎基本采用傳統的炮掘工藝，致使掘進效率低，安全系數低，出渣人工勞動強度大，炮掘工藝復雜對管路設備破壞嚴重。日前,地方監管嚴格，火工品申領困難，煤礦巷道的開口拐彎成為困擾煤礦高速發展的難題。自2015 年以來，呂梁山煤電有限公司在如何提高礦井“安全、高產、高效”方面下功夫，經過五年的發展歷程，已完全淘汰炮掘工藝，在各類巖、煤巷及硐室拐彎開口、施工作業，以及采掘工作面過構造全部采用綜掘工藝，徹底淘汰火工品使用，真正實現采掘機械化水平100%，為礦井實現安全、高效發展奠定了堅實的基礎。

1 店坪礦2031 巷工程概況

霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司現目前普遍使用綜掘機拐彎開口，徹底淘汰了繁瑣的炮掘工藝，現以霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司店坪礦2031 巷（以下簡稱A 巷）向2031 切巷（以下簡稱B巷）90°拐彎為例來說明綜掘機直角拐彎在井下的應用，兩巷寬均為4.6 m，采用“三八”制作業，現使用EBZ-260 綜掘機。EBZ-260 綜掘機基本參數：長×寬×高=12 m×2.7（3.6）m×1.96 m（綜掘機機身寬度2.7 m，鏟板寬度3.6 m），截割臂向左（向右）最大擺動角度33°。

2 綜掘機拐彎前期準備工作

1）井下工作面巷道在拐彎開口前，根據巷道施工寬度、綜掘機設備尺寸參數、確定開拐彎口位置，拿出綜掘機拐彎開口設計方案。

理論依據為：如圖1 所示，綜掘機機身中心線與現有巷道成45°夾角時，機身前后兩點間的距離為綜掘機拐彎的最小距離；兩條巷道的拐角點必須過綜掘機機身的中點，根據以上條件利用三角函數確定開口位置為11 m。

圖1 綜掘機拐彎開口跨度計算示意圖

2）綜掘機距拐彎開口剩余13 m 時，加強巷道支護，需縮小A 段巷道錨桿、錨索排距（在原基礎上縮小100～200 mm），確保綜掘機拐彎開口期間A 段巷道的頂板管理。A 段巷道掘進至B 段巷道設計拐彎開口位置時，將B 段巷道開口處幫部支護高強錨桿、菱形網變為塑料錨桿及塑料網，便于綜掘機拐彎開口期間快速截割。

3 切巷拐彎開口及絞車硐室施工方法

A 巷利用綜掘機+ 單軌吊起吊二運皮帶機頭出煤的方式進行施工。拐彎施工期間工作面采用短掘短支，割一排支一排。當綜掘機拐彎角度較大，綜掘機二運皮帶無法與順槽皮帶搭接時，在頂板施工單軌吊梁，用3T 倒鏈將綜掘機二運皮帶懸吊于單軌吊上，只割煤不出煤，待支護完成后，通過來回調整綜掘機角度進行出煤，以此類推。綜掘機擺正后恢復正規循環作業。綜掘機拐彎及絞車硐室施工工藝流程如下頁圖2 所示。具體分環節、分區段施工工藝如下：

1）首先小斷面正常掘進至1 號絞車硐室，完成1號絞車硐室的施工，省去安裝期間單獨施工1 號絞車硐室，完成1 號絞車硐室施工后將綜掘機退至切巷拐彎開口位置，進行直角拐彎切巷施工。

2）A 巷開口前5 m 段。完成1 號絞車硐室施工后，將綜掘機退機進行直角拐彎，此施工階段循環進度為1 m，每班1 個循環，工期為1 個圓班，施工時采用短掘短支的支護形式。綜掘機退機至開口左幫11 m 處進行擴刷，此過程中綜掘機邊割煤邊出煤。通過不斷調整綜掘機角度來回進退割煤至A 巷老山側幫部位置，當綜掘機與二運皮帶夾角過大灑煤未能滿足正常出煤時，只割煤不出煤，割煤后退機調整綜掘機與二運皮帶角度進行出煤。

圖2 綜掘機拐彎示意圖

3）A 巷開口 5～8 m 段。循環進度為 2 m，每班 1個循環。此時綜掘機二運皮帶由于角度過大，機頭無法與皮帶機尾正常搭接，調整綜掘機角度將綜掘機在A 巷擺正，然后在A 巷向正前方向截割5 m，此過程只割煤不出煤完成一個循環后進行永久支護，以此類推。在A 巷距老山側幫部1.8 m 處施工單軌吊采用3T 倒鏈起吊二運皮帶機頭，且單軌吊機頭要位于皮帶正上方。結合現場需要單軌吊可以實現彎曲拐彎，此時綜掘機二運皮帶方可順著單軌吊前后移動，此時利用綜掘機小溜子及其二運皮帶進行裝煤并儲煤，退機使二運皮帶機頭位于皮帶上方時開皮帶，進行卸煤，至工作面煤出干凈后方可繼續掘進，以此類推。

4）A 巷開口 8～11 m 段。循環進度為 2 m，每班 2個循環。此階段由于拐彎角度較大，將二運皮帶由單軌吊進行起吊，二運皮帶機頭位于皮帶機尾上方，此過程只割煤不出煤完成一個循環后進行永久支護。待永久支護完成后進行出煤，通過綜掘機鏟板裝煤，綜掘機小溜子儲煤，移動綜掘至二運皮帶上方后進行出煤，以此類推至完成該階段掘進[1-2]。

5）A 巷開口 11 m 段以后。循環進度為 2 m，每班2 個循環。此時綜掘機機身方可于B 巷擺正完成切巷拐彎開口工作。退機調整綜掘機機身角度，施工2號絞車硐室，待2 號絞車硐室施工完成后，將綜掘機開至B 巷進行切巷的施工，延長A 巷皮帶至A、B 交界處，在B 巷施工單軌吊起吊綜掘機二運皮帶機頭，進行出煤。待B 巷掘進35～40 m 后方可安裝皮帶與A 巷皮帶正常搭接出煤。進行切巷的施工完成綜掘拐彎工作，如圖3。

圖3 綜掘機拐彎后示意圖

4 效益分析

4.1 安全管理方面

1）減少了炮掘期間繁瑣的安全檢查及管控工作，提高了安全系數。

2）取締了煤巷使用鋼絲繩牽引耙裝機出渣作業。

4.2 巷道工期方面

傳統的巷道拐彎工藝為先炮掘開口位置對幫施工5 m 的耙礦（巖）機硐室,然后開口施工35～40 m后，進綜掘機進行綜掘作業。（綜掘機長度為12 m、綜掘機二運皮帶為10 m、1 m 普通皮帶為10 m、安全距離為5 m）共影響工期12 d，而綜掘開口3 個原班可完成開口工作。

4.3 工藝工序方面

減少了拐彎期間臨時支護、出渣等環節中的人工參與，杜絕了耙礦（巖）機在煤巷中使用的違規操作，取消了耙礦機組裝、回撤等工序，提高了整體生產效率；免去安裝期間刷擴工作及絞車硐室的施工[3-4]。

4.4 材料成本方面

傳統的巷道拐彎工藝為先炮掘開口位置對幫施工5 m 的耙礦（巖）機硐室,然后開口施工35～40 m。其中：布置炮眼40 個/m，累計施工1 600 個炮眼；每個炮眼放1 條炸藥和1 個雷管，共需要炸藥1.2 t、雷管 2 000 發，每發雷管 3.04 元，炸藥 12 930 元 /t，累計節約火工品費用21 596 元。

4.5 綠色開采方面

減少了爆破期間產生有毒有害氣體CO、NO2等的排放，改善了井下的作業環境。

5 結語

綜掘機的開口拐彎適用于≥90°各類巖、煤巷及硐室拐彎開口、施工作業，目前在呂梁山煤電有限公司已普遍應用，該技術的應用徹底淘汰了礦井火工品的使用，真正實現采掘機械化水平100%，為礦井實現高產、高效建設奠定了堅實的基礎。