懸浮式掘進機二運技術革新及應用

文/郭磊磊

（作者單位：河南能源永煤公司新橋煤礦）

（責任編輯：龐永厚）

在煤炭地下開采作業中，煤巷掘進是礦井開采的基礎工程。河南能源永煤公司新橋煤礦施工21106工作面軌道順槽，目的是滿足工作面回采、通風、運輸、行人等需要。針對該工作面地質條件復雜及生產任務緊迫的實際，新橋煤礦提出較適合該巷道掘進運輸的技術革新思路，實施懸浮式掘進機二運技術革新。實踐表明，懸浮式掘進機二運能夠有效解決復雜地質條件的循環掘進作業難題，提高了新開口巷道掘進生產效率，降低了職工勞動強度，提升了施工安全系數，使用效果顯著，具有較高的應用推廣價值。

一、工作面概況

21106工作面軌道順槽在15～18勘探線之間，位于小曾莊境內。21106工作面軌道順槽北部為風氧化帶保護煤柱，南部為南翼膠帶運輸東大巷保護煤柱，西部為F8斷層保護煤柱，東部為21106綜采工作面（未采)。21106工作面二2煤層較穩定，最小厚度為0.72m，最大厚度為5.00m，平均3.63m，黑色，半金屬光澤至金屬光澤，上部呈碎塊狀，以亮煤為主，間夾少許鏡煤和暗煤條帶，半亮型；下部由亮煤和暗煤組成，受巖漿巖侵入，局部可能存在煤層變焦現象。工作面煤層厚度變化較小，煤層頂板存在較穩定的頂板細砂巖、中砂巖，北部靠近煤層露頭，且工作面附近斷層較多，有利于瓦斯逸散，因此，煤層瓦斯含量較低，區內煤層整體傾角較大，對工作面掘進影響大。

因該巷道揭露地質構造帶較多，采用常規掘進機后跟刮板輸送機運輸方式效率低下，特進行懸浮式掘進機二運的技術革新，可使掘進機接二運在不需要加工溜槽及皮帶機尾大架的情況下，就可直接在巷道內連續作業，從而提高運輸能力，并把影響時間降到最低，達到預期效果。

二、創新點及加工工藝

二運是指連接掘進機與后面皮帶機或刮板輸送機的中間部分，由電動滾筒、皮帶和二運架組成，是一種運輸轉載過渡設備。懸浮式掘進機二運的設計初衷，是提高巷道掘進速度，降低每班延伸溜槽影響時間，減少設備安裝、拆除工程量，加快巷道掘進速度及運輸速度。

1.原工藝缺陷

因新開口巷道距離較短，無法安裝膠帶輸送機，直接使用刮板運輸機運輸出煤存在一定弊端，制約安全生產。由于采用刮板輸送機運輸時，掘進機無法連接二運同時使用，僅能通過掘進機后接溜槽運輸，每班都需要運輸、安裝溜槽，嚴重影響出煤效率且占用正規循環時間。同時，使用原溜槽與二運滑撬時，因巷道頻繁運輸出煤且滑撬摩擦阻力較大，需加工大量滑撬，因礦井設備緊張且安裝后需要人員維護，勞動強度較大，運輸設備困難且影響時間較長，并存在較大安全隱患。

2.懸浮式掘進機二運技術革新優勢

針對以上影響因素，結合使用掘進機二運及刮板輸送機的優點，通過在21101工作面下段改造巷施工期間，在溜槽與二運滑撬施工期間不斷積累經驗，優化二運跟溜槽的施工工藝。主要措施是：去除滑撬，直接在巷道頂板施工單軌吊梁，加工兩組懸吊機翼，通過鏈條將二運機尾懸吊至單軌吊梁上，通過機翼滑輪達到掘進機二運行程，可以有效解決掘進機二運在去除滑撬的情況下連接刮板輸送機的難題。

通過利用懸浮式掘進機二運可進退優勢，每掘進10～15m，可以利用檢修等富余時間一次增加安裝溜槽，有效地避免了每班均需增加溜槽的影響，且去除了加工滑撬的材料成本以及人工運輸安裝風險，頂板施工的單軌吊梁后期也可拆除回收、重復使用，并可解決刮板輸送機運輸距離無法滿足掘進運輸的難題。

3.懸吊機翼加工過程

地面加工車間人員在機電庫房尋找回收的單軌吊滑輪、11#工字鋼，將工字鋼截至設計長度，兩端焊接鋼板，鋼板打孔后連接鏈條，通過兩組懸吊機翼將二運機尾懸吊至合適高度位置。此設計可使掘進機二運懸吊起來，不影響工作面刮板輸送機延伸及檢修。該裝置體積較小、運輸方便，安裝簡單。

三、安裝工藝及安全技術措施

1.安裝工藝

（1）在巷道頂板沿刮板輸送機中心，施工一排單軌吊梁，在單軌吊梁兩端安裝阻輪器。自制加工兩件二運起吊架，在巷道底板上將二運整體拼裝完成，掘進機二運沿21106軌道順槽刮板輸送機中心安裝，安裝二運機頭架、中間架、機尾架，落煤點位于刮板輸送機中部槽正上方。機頭架與掘進機連接固定，機尾架通過起吊點及手拉葫蘆進行起吊，將單軌吊梁上二運起吊架通過完好的40T鏈條固定。

（2）采用規格Φ22×2200mm錨桿或規格Φ21.6×3300mm的錨索固定單軌吊梁底座，可以直接使用1根單錨桿通過鏈條固定單軌吊梁。21106軌道順槽刮板輸送機中心為單軌吊梁中心。

（3）施工前使用專用找頂釬子對施工范圍進行找頂，標記單軌吊梁起吊錨桿（錨索）眼位，然后根據眼位依次按照從外向里的原則進行施工錨桿（錨索），安裝單軌吊梁。

（4）施工位置較高時，可在掘進機（二運）上施工，也可先搭平臺，人員站在平臺上施工，平臺高度以便于施工為宜。由施工現場負責人（跟班隊長或班組長）確認搭接好的施工平臺牢固可靠后，人員方可站在平臺施工。安裝時必須由兩人以上進行作業。根據掘進進度，若巷道頂板單軌吊梁行程不能滿足需要時，可將最后幾架單軌吊梁拆除，在迎頭掘進方向繼續延伸安裝，重復循環使用。掘進機二運安裝示意圖如圖1所示。

圖1 21106軌道順槽掘進機二運安裝示意圖

2.安全措施

（1）起吊、安裝期間需在巷道兩端拉設警戒線，嚴禁無關人員進入，施工人員要進行安全站位確認，墜落區域內不得站人。

（2）二運運行期間，嚴禁人員從二運下部通過，嚴禁人員將身體的任何部位置于出煤口下方，防止飛矸傷人。連接刮板輸送機中部槽期間，人員可在二運下工作，但必須將掘進機及二運停電閉鎖，并進行安全確認，保證施工人員安全。

（3）每班開啟綜掘機前，必須仔細檢查錨索梁是否完好、二運起吊架是否牢靠、阻輪器是否有損壞，發現問題應立即處理，否則不得開啟掘進機二運。

（4）當需要開啟二運電機運輸時，必須先開啟配套的前級運輸設備，盡量降低二運承載重量。

四、應用效果

1.經濟效益

每班節約延伸溜槽約1小時，每月按30天（每天兩班）計算，每月可節約1×2×30=60小時（2.5天），每天預計可掘進6.4m，每月可多掘進16m，21106工作面工期為5個月，可增加產煤效益124.3萬元。另外，減少使用滑撬及人工加工費用約0.1萬元，總效益為124.4萬元。

2.綜合效益

（1）避免了每班延伸溜槽影響正規循環時間，達到了快速掘進效果。

（2）減少了大量滑撬的加工使用，緩解了礦井備用設備緊張局勢，減少了設備維護及人員勞動量，且避免了維護及運輸安全風險。

（3）懸浮式掘進機二運有效解決了因刮板輸送機運輸距離受限制無法滿足運輸的難題。懸浮式掘進機二運不僅能與刮板輸送機搭接使用，也可以與膠帶輸送機搭接使用，特別是施工大坡度上山巷道時，可減少影響時間，提高運輸效率。

（4）優化改造配件加工簡單、組裝方便，且可拆分，方便運輸，可重復組裝使用。懸浮式掘進機二運優化改造實踐應用，為今后類似巷道掘進提供新路徑，具有較高推廣價值。