基于履帶式扒裝機替代的煤礦掘進進度提升方案

摘要：簡述某煤礦掘進工程概況和煤矸石外運流程，分析該煤礦掘進緩慢的主要原因，根據產品技術性能與技術參數選購關鍵機械。對履帶式扒裝機的操作、使用要點和使用效果進行系統闡述，可供同行業工程技術人員參考。

關鍵詞：煤礦掘進；改進措施；履帶式扒裝機；應用技術

0 " 引言

在煤礦掘進過程中，會產生大量的煤矸石等巖石廢料。若不能及時將煤矸石等巖石廢料運送到巷道外的堆料場地，就會給煤礦開采造成干擾，影響煤礦開采效率。隨著煤礦掘進工程不斷發展，巷道內產生的煤矸石源源不斷地產生。當向外運送煤矸石的機械設備不能適應煤礦生產發展的需要時，應當采用性能更先進、生產能力更高、安全性能更好的煤礦機械設備。

1 " 開采工程概況

某煤礦需要在20°～24°大斜坡巖石巷道內開展下山掘進施工。該施工地段以堅硬的石灰巖為主，其硬度可達100MPa。在下山掘進施工過程中，迎頭出矸的難度較高。由于掘進施工的傾斜角度較大，巷道內經常出現“底高”和“頂高”現象。該煤礦采用P-30B型耙斗裝巖機輸出煤矸石等巖石廢料（以下簡稱煤矸石），裝載和運輸能力明顯不足，若不能及時解決這些問題，將直接影響該煤礦的掘進進度和煤炭產量。

2 " 煤矸石外運流程

該煤礦采用耙裝和運輸煤矸石的機械，主要包括P-30B型耙斗裝巖機、礦車、JD-2.5型礦用調度絞車、CTY2.5型礦用蓄電池式電機車以及架線式電機車等。操縱P-30B型耙斗裝巖機的絞車，使用其耙斗和料槽，可將煤矸石卸到底卸式礦車里。JD-2.5型礦用調度絞車用于將裝有煤矸石的底卸式礦車提升、拖運、傾斜到臨時儲存倉，再由另1臺同型號耙斗裝巖機將煤矸石裝入梭式礦車。CTY2.5型礦用蓄電池式電機車用于將裝有煤矸石的梭式礦車牽引到指定工位，再由架線式電動機車，將裝有煤矸石的梭式礦車運輸到遠離開采區的煤矸石集中存放場地。

3 " 目前生產存在的主要問題

從工程概況和煤矸石外運流程可知，P-30B型耙斗裝巖機是向外輸送煤矸石的關鍵機械。但是該型耙斗裝巖機向外運送煤矸石的能力較低，不能適應煤礦生產發展的客觀需要，是煤矸石輸送存在的主要問題。

P-30B型耙斗裝巖機主要由固定楔、尾輪、耙斗、操縱機構、臺車、絞車、導向輪、料槽（包括進料槽、中間槽、缷料槽）、電動機和操縱裝置等組成。通過絞車的2組滾筒，分別牽引主牽引鋼絲繩、尾牽引鋼絲繩，使耙斗作往復運動，從而將煤矸石耙入進料槽。經過中間槽到達卸料槽的卸料口，卸入礦車將煤矸石運走。該型耙斗裝巖機的耙斗容積為0.3m3，耙裝煤矸石的生產能力為35～50m3/h，采用鋼絲繩牽引耙斗作往復運動，裝卸煤矸石。P-30B型耙斗裝巖機的外形如圖1所示。

進一步分析認為，P-30B型耙斗裝巖機存在以下3個缺陷：一是耙斗裝料少、速度慢、效率低；二是遇到巷道“底高”問題時，很難繼續完成裝運煤矸石的施工任務；三是該型耙斗裝巖機缺少安全防護裝置，現場人員的作業安全存在隱患。P-30B型耙斗裝巖機的主要技術參數如表1所示。

4 " 掘進進度提升方案

4.1 " 更新關鍵機械

根據以上分析，擬對該型耙斗裝巖機進行更新。淘汰下來的P-30B型耙斗裝巖機，可用于煤矸石集中存放地的裝卸作業。對礦山機械生產廠家和礦山機械市場進行調研后，擬選購適用于煤礦和大斜坡巷道作業的ZWY-120/55L型履帶挖掘式裝載機（以下簡稱履帶式扒裝機）。ZWY-120/55L型履帶式扒裝機的外形如圖2所示。

4.2 " 履帶式扒裝機技術參數

ZWY-120/55L型履帶式扒裝機的整機質量為13.6t，裝載能力為120m3/h，挖掘寬度為5.9m，適用于坡度32°之內的大斜坡巖石巷道作業，總功率為55kW，操作方式為液控。ZWY-120/55L型履帶式扒裝機的主要技術參數如表2所示。

4.3 " 技術性能分析

ZWY-120/55L型履帶式扒裝機的工作裝置，主要由挖掘裝置和刮板輸送機組成。其將挖掘機的挖掘功能和刮板輸送機的輸送功能合二為一，采用電動液壓控制系統進行操作，具有能耗小、效率高的特點，是一種可連續作業的高效率裝運煤矸石的機械。

該型履帶式扒裝機采用先進的液壓傳動系統，整體結構緊湊，可以扒取較大范圍的煤矸石，能夠在全斷面進行裝載，不留裝載死角。通過先導閥進行液壓控制，操作簡便、運行平穩，作業過程中不會產生較大沖擊力，易于后續維修。該型履帶式扒裝機配裝駕駛室、安裝了冷風系統，符合“以人為本”的原則。此外還安裝了過電流保護等安全防護系統，保障了操作人員的人身安全。

該型履帶式扒裝機依靠履帶的推進力鏟取煤矸石，使用鏟斗將煤矸石扒入刮板輸送機。刮板輸送機可將煤矸石刮送到其較高的尾部，并卸入礦車或其他轉載設備的料斗里。可使用挖掘臂和鏟斗扒取距離較遠的煤矸石，加裝液壓破碎錘后，可破碎巷道內的巖石。其裝載能力是P-30B型耙斗裝巖機最高裝載能力的2.4倍，其各項技術性能明顯優于P-30B型耙斗裝巖機。

5 " 履帶式扒裝機的使用要點

5.1 " 施工準備

打開電源總開關，啟動液壓泵空轉5～10min后，使液壓泵開始帶壓工作。ZWY-120/55L型履帶式扒裝機在裝運煤矸石之前，要調整履帶式扒裝機的工作位置，即將履帶式扒裝機從停放區域移動到放有煤矸石的位置，其鏟斗放置在前邊。

安全檢查人員必須佩帶便攜式瓦斯監測儀，以便在施工過程中隨時檢查作業場所的瓦斯濃度。此外，要檢查履帶式扒裝機的動力電纜，安裝作業面瓦斯傳感器、瓦斯超限斷電器，確保不發生瓦斯事故。在履帶式扒裝機的適當位置安裝安全留繩，用于保護施工作業人員的生命安全。對施工現場進行全面觀察，判斷巷道支護是否牢固。

5.2 " 施工過程

迎頭巖石爆破前，須調整ZWY-120/55L型履帶式扒裝機的停放位置，即將其緩慢退回到距離迎頭放炮區域30m以外的安全區域，對履帶式扒裝機不防爆的部件采用鐵皮等堅固物品覆蓋，防止爆破對履帶式扒裝機造成損傷。

迎頭掘進面完成放炮后，對迎頭掘進面打錨桿、布設鋼筋網，并使用水泥漿液進行迎頭初噴。然后使用履帶式扒裝機將煤矸石集中到一起，再將煤矸石裝入礦車運輸到巷道外部。將煤矸石全部清理后，操縱履帶式扒裝機向前移動，根據裝車點的具體位置，在其后端加長臨時軌道，用于礦車行駛。

施工結束后，操縱履帶式扒裝機駛離迎頭，并將鏟斗緩慢放到地面，調節電源開關到“0”位，防止履帶式扒裝機自行移動。

5.3 " 安全措施

在進行迎頭爆破作業之前，將履帶式扒裝機向后移動到安全區域后，須使用直徑為18.5mm的鋼絲繩，將該機連接到錨桿上，使該機處于穩固狀態。在履帶式扒裝機向后移動時，禁止人員進入相關地面。

爆破后去除懸浮的煤矸石，并對迎頭洞壁進行混凝土初噴，初噴厚度≥30mm。混凝土初凝20min后，履帶式扒裝機方可進入迎頭區域裝載煤矸石。此時須安排專人指揮，防止突發事故。

巷道開采煤礦是在22°大斜坡完成的，在履帶式扒裝機完成扒裝煤矸石作業后退回過程中，若是因為壓上爆破形成的浮動煤矸石使其后退困難。可使用大斜坡上部的JD-2.5型礦用調度絞車，輔助履帶式扒裝機后退。

6 " 履帶式扒裝機的應用效果

經過一段時間使用得知，ZWY-120/55L型履帶式扒裝機具有以下3方面優勢：

6.1 " 裝載能力大幅度提升

假設巷道的循環進尺量為1.5m，放炮后產生42m3煤矸石。使用該型履帶式扒裝機只需要21min即可完成全部清運作業。而使用P-30B型耙斗裝巖機則需要60min以上。相比之下，使用該型履帶式扒裝機比使用P-30B型耙斗裝巖機縮短了2/3的清運時間。

6.2 " 扒裝迎頭部位能力更強

使用該型履帶式扒裝機之后，扒裝迎頭部位能力大幅度提高，且巷道“底高”問題的發生率大幅度降低，有效提升了巷道掘進速度。

6.3 " 施工的安全性得到提高

使用該型履帶式扒裝機之后，有效加強了對現場人員和機械設備的保護，防止了煤矸石彈起傷人、耙斗裝巖機安全留繩受力過大等問題，提升了施工的安全性，有利于掘進工程的順利進行。

7 " 結束語

本文針對某煤礦掘進緩慢的主要原因進行分析，根據產品技術性能與技術參數選購關鍵機械，并對對履帶式扒裝機的操作、使用要點和使用效果進行系統闡述。現代煤礦掘進工程中，采用技術先進的掘進、裝運等關鍵機械設備，可在保證煤礦生產安全的同時，提升巷道掘進速度和施工效率，推動煤礦行業的健康有序發展，創造更好的經濟和社會效益。

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