文/張淵

全斷面高效快速掘進系統(tǒng)在大柳塔煤礦的應用

文/張淵

隨著神東礦井規(guī)模的擴大，掘進效率低，采、掘比例失調(diào)的矛盾日益凸顯，生產(chǎn)接續(xù)緊張成為制約增產(chǎn)擴能的突出問題。與此同時，掘進隊伍和人員不斷增多，給安全管理也帶來巨大壓力。為提高開采和掘進效率，實現(xiàn)減人提效，神東煤炭集團在原有安全高效采掘模式的基礎上，推廣應用全斷面高效快速掘進系統(tǒng)。本文就全斷面高效快速掘進系統(tǒng)在神華神東煤炭集團大柳塔煤礦的應用進行了闡述。

一、煤層條件概述

全斷面高效快速掘進系統(tǒng)適用于頂、底板較穩(wěn)定的中厚煤層，一般要求煤層傾角小于3°?？删蜻M的斷面寬度范圍為5.4m～6.0m，高度范圍為3.5m～4.5m。

目前，全斷面高效快速掘進系統(tǒng)在大柳塔煤礦掘進區(qū)域為52#煤的三、五盤區(qū)，煤層厚度7.15～7.55m，平均7.35m，為穩(wěn)定煤層，煤層結構相對簡單。

煤層直接頂厚0～2.8m，以泥巖為主，直接底以粉砂巖、泥巖為主。

二、巷道設計參數(shù)

1.巷道設計

巷道斷面。根據(jù)7m大采高工作面巷道掘進要求，確定巷道掘進斷面尺寸為：寬×高=6.0×4.2m。

巷道支護設計。頂板采用“圓鋼錨桿+冷拔絲網(wǎng)片+錨索”聯(lián)合支護。錨桿間排距為1.0×1.2m，每排支護6根錨桿；錨索間排距為2.5× 3m，每排3根。巷道正幫采用“玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)”支護。錨桿間排距為1.2×1.2m，每排支護4根；巷道負幫采用“圓鋼錨桿+金屬網(wǎng)”支護，錨桿間排距為1.2×1.2m，每排支護4根錨桿。巷道支護斷面圖如圖1所示。

圖1 巷道支護斷面圖（單位：mm）

2.支護工藝

為加快掘進速度，可在頂、幫穩(wěn)定的情況下采用分次支護。

一次支護（5人完成）。支護作業(yè)由配套設備中的十臂錨桿機完成“頂幫10套錨桿+網(wǎng)片”的支護。錨桿機前端4根鉆臂，完成頂板6套錨桿的支護；兩個幫鉆臂，完成兩幫各2套錨桿的支護。

二次支護（2人完成）。由兩臂錨桿錨索鉆機完成兩幫剩余各兩套錨桿的支護。

三次支護。由兩臂錨桿錨索鉆機完成對巷道頂板錨索支護。

3.施工要求

空頂距。根據(jù)設備結構參數(shù)，快速掘進施工時，巷道最小空頂距為21m（即掘錨機前端至錨桿鉆機最小距離約21m），最大空頂距為30m（即掘錨機前端至錨桿鉆機最大距離約30m）。

頂?shù)酌毫粼O。為保證巷道頂板穩(wěn)定，提高支護效率，巷道沿底掘進，巷道留設頂煤厚度不小于1.5m。

幫網(wǎng)滯后距離。根據(jù)設備布置及施工工藝要求，頂幫穩(wěn)定情況下，正幫幫網(wǎng)滯后工作面掌子頭不得大于140m，負幫幫網(wǎng)滯后工作面掌子頭不得大于60m。

錨索滯后距離。錨索支護滯后距離不大于300m。

三、機械化配套設備

1．全斷面高效快速掘進系統(tǒng)配套設備

主要設備包括掘錨機、十臂錨桿機、破碎轉載機、可彎曲膠帶機、邁步式自移機尾和自移動力站等。正常掘進作業(yè)時，掘錨機截割下的煤經(jīng)過破碎轉載機破碎后，通過可彎曲膠帶機轉運到順槽皮帶上，同時十臂錨桿機緊跟掘錨機完成巷道頂、幫的錨桿支護；可彎曲膠帶機隨著掘錨機掘進，在破碎轉載機牽引下不斷前移，從而實現(xiàn)連續(xù)跟機作業(yè)；膠帶機末端通過邁步式自移機尾而自行移動，從而讓煤流實現(xiàn)了在可彎曲膠帶機與順槽皮帶上的連續(xù)運輸。以上掘進工序交替進行，最終實現(xiàn)了破、運、裝、支等工序的平行作業(yè)。全斷面高效快速掘進系統(tǒng)設備布置如圖2所示。

圖2 快速掘進系統(tǒng)設備布置平面圖

2.全斷面高效快速掘進系統(tǒng)的特點

（1）優(yōu)化了設備布置，減少了調(diào)機時間

相比傳統(tǒng)的雙巷掘進生產(chǎn)工藝，快速掘進系統(tǒng)利用設備優(yōu)勢，使工作面實現(xiàn)一次成巷，保證了掘進和支護的平行作業(yè)，簡化了不必要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使掘進進尺有了跨越性的提升，生產(chǎn)變得更安全、更高效。

（2）大斷面掘進一次成巷

快速掘進系統(tǒng)掘進作業(yè)時，掘錨機司機在十臂錨桿機上，通過遠程操作遙控器控制掘進機割煤，實現(xiàn)6×4.2m大斷面一次成巷，避免了傳統(tǒng)工藝需要二次成巷的弊端，提高了掘進效率。

（3）快速支護

快速掘進系統(tǒng)配套的十臂錨桿機，整車配有10個鉆臂，在生產(chǎn)過程中，十臂錨桿機前后移動完成頂板和幫網(wǎng)的支護，同時配合兩臂錨桿鉆車，實現(xiàn)了頂、幫支護的一次完成，縮短了支護時間，提高了支護效率。

（4）連續(xù)運輸

快速掘進系統(tǒng)通過邁步式自移機尾自行移動，實現(xiàn)了皮帶延伸與掘進的同步，簡化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，保證了運輸?shù)倪B續(xù)性，提高了生產(chǎn)效率。

（5）優(yōu)化通風，改善作業(yè)環(huán)境

采用長壓短抽的通風方式，使用大功率壓入式局部通風機為工作面供風，同時配備一臺濕式除塵風機來降低工作面的粉塵，一邊壓入風流，一邊及時抽出混有粉塵的風流。采用這種通風方式后粉塵濃度大幅降低。

四、掘進工藝及組織

1.作業(yè)形式。掘進巷道時實行“三八”作業(yè)制。

2.施工組織。檢修班全面負責設備檢修及生產(chǎn)準備工作，負責膠帶機延伸，膠帶機儲帶，供電、供排水系統(tǒng)延伸，支護材料，輔助生產(chǎn)材料（風筒、電纜、水管等）的備料、運輸。生產(chǎn)班 （按圓班掘進進尺100m）主要循環(huán)工序為，生產(chǎn)前準備及安全檢查→100m巷道掘進、支護、風筒延伸。

3.勞動組織。生產(chǎn)班每班作業(yè)人員為14人，共計28人，檢修班作業(yè)人員26人，隊干、材料員、驗收員合計10人，當日作業(yè)總人數(shù)為64人。

4.人工工效。按照正規(guī)循環(huán)作業(yè)日進尺100m，出勤人數(shù)為64人，在冊人數(shù)89人，全員工效為1.12m/工。

五、應用效果

與傳統(tǒng)采煤掘進設備相比，全斷面高效快速掘進系統(tǒng)突破了長期制約井下掘進效率的瓶頸，實現(xiàn)了掘進、支護、運輸平行連續(xù)作業(yè)，打造了協(xié)調(diào)、連續(xù)、高效作業(yè)的掘進工作面。該系統(tǒng)自應用以來，25.2m2大斷面巷道可一次成型，單班最高進尺達到78.5m，日最高進尺達到 132m，月最高進尺達到3088m，創(chuàng)造了煤巷大斷面單巷掘進的世界記錄，全員工效達到1.12m/工。同時，還避免了由于傳統(tǒng)掘進設備頻繁移動帶來的安全隱患，更加有利于掘進安全。此外，該系統(tǒng)通過遠程操作遙控器就可控制掘錨機割煤，采用“長壓短抽”通風方式降低粉塵濃度，最大程度地保障了井下作業(yè)人員的身體健康和生命安全。

（作者單位：神華神東煤炭集團公司）

（責任編輯：周瓊）