趙海龍

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)公司 機(jī)電處，山西 介休 032000）

目前，汾西礦業(yè)集團(tuán)公司回采工作面已全部實現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤，掘進(jìn)工作面也都使用上了掘進(jìn)機(jī)組作業(yè)，但掘進(jìn)巷道內(nèi)的臨時支護(hù)、錨桿錨索永久支護(hù)、探放水等工藝仍然要靠人工來完成，為了進(jìn)一步降低工人的勞動強(qiáng)度，提高掘進(jìn)工作面的單進(jìn)水平，改善工人的工作環(huán)境。為此，公司于2017年通過立項，組織對巷道掘進(jìn)機(jī)實施了機(jī)械化改造。

1 掘錨護(hù)探一體機(jī)改造方案

為了充分發(fā)揮現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)組的作用，使其具有巷道掘進(jìn)、錨（網(wǎng)）桿支護(hù)、探放水多種功能于一身的綜合機(jī)械，我們礦實施了對現(xiàn)有的三一重工生產(chǎn)的EBZ-160型懸臂式掘進(jìn)機(jī)懸臂段進(jìn)行改造，機(jī)型見圖1。

圖1 折疊式掘錨護(hù)探一體機(jī)

1）根據(jù)現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)的接口尺寸進(jìn)行針對性設(shè)計，只需將原有掘進(jìn)機(jī)的截割部拆下，將含有掘錨護(hù)探功能的截割部更換上。

2）增加相應(yīng)的小型電控箱，使其具有錨護(hù)探的遙控操作功能，且在遙控失靈時（如遙控器沒電等情況），可通過前端的操作手柄進(jìn)行操作。

3）將新的截割部的液壓系統(tǒng)接入原有掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)（且具有切換功能），與掘進(jìn)機(jī)整機(jī)使用同一個泵站。

4）錨桿鉆桿和探放水鉆桿的使用可通過更換連接部件實現(xiàn)。施工錨桿鉆孔、探放水鉆孔結(jié)構(gòu)見圖2～圖5。

圖2 施工角錨桿結(jié)構(gòu)

圖3 施工幫錨桿結(jié)構(gòu)

圖4 施工頂部錨桿結(jié)構(gòu)

圖5 進(jìn)行前探打孔結(jié)構(gòu)

2 掘錨護(hù)探一體機(jī)主要特點及主要性能參數(shù)介紹

2.1 掘錨護(hù)探一體機(jī)主要特點介紹

掘錨護(hù)探一體機(jī)是巷道掘進(jìn)與錨索錨桿支護(hù)、探放水可以連續(xù)作業(yè)的設(shè)備。掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行切割、裝載、運(yùn)輸作業(yè)；臨時支護(hù)是在掘進(jìn)后及時對空頂區(qū)進(jìn)行臨時支護(hù)，以保障工人錨桿作業(yè)時的安全；錨桿機(jī)可鉆錨桿孔、攪拌樹脂藥卷和安裝錨索錨桿，并且對錨桿螺母進(jìn)行擰緊，以達(dá)到初始預(yù)緊力要求。并通過變換連接頭可進(jìn)行探放水。該機(jī)適用于煤巷或半煤巖以及軟巖的巷道掘進(jìn)與錨索錨桿支護(hù)、探放水作業(yè)。該機(jī)具有如下顯著技術(shù)特點：① 優(yōu)化整機(jī)結(jié)構(gòu)，在增加錨桿鉆機(jī)和護(hù)頂裝置后與原掘進(jìn)機(jī)截割部外形尺寸一樣；② 打錨、打探水鉆孔時截割部落地，能滿足煤礦安全作業(yè)規(guī)程要求；③ 切換速度快，掘進(jìn)、錨護(hù)探工作只需簡單的折疊、伸開即可；④ 錨桿鉆機(jī)可實現(xiàn)左右橫移，左右旋轉(zhuǎn)，向前旋轉(zhuǎn)，工作效率高，并且可施工幫錨桿；⑤ 臨時支護(hù)裝置能及時控頂，還能在永久支護(hù)時托住金屬菱形網(wǎng)及W鋼帶；⑥ 適用于矩形、梯形和拱形巷道，寬度范圍為3.5～5.5 m，高度范圍為2.4～4.5 m，適應(yīng)范圍廣；⑦ 針對不同型號掘進(jìn)機(jī)，可通過更換截割部進(jìn)行升級改造為掘錨護(hù)探一體機(jī)。

2.2 掘錨護(hù)探一體機(jī)主要性能參數(shù)

適應(yīng)巖層硬度：截割：≦f6，鉆機(jī)：≦f8；鉆孔直徑：Ф28～32mm；適應(yīng)釬具：Ф19/Ф22mm；噪聲：3dB(A)；推進(jìn)行程：1.4 m；錨桿機(jī)最大進(jìn)給力：21 kN；定位錨護(hù)高度：2.8～4.0 m；定位錨護(hù)寬度：3.5～5.0 m；錨桿機(jī)數(shù)量：2；錨桿機(jī)額定轉(zhuǎn)矩：300 N·m；錨桿機(jī)額定轉(zhuǎn)速：460 r/min；空載推進(jìn)速度：1300mm/min；錨桿機(jī)擺動角度：前后：-10°～100°，左右：10°～-100°。

3 31116 材巷掘錨護(hù)探一體施工應(yīng)用

3.1 311.6 材巷概況

31116材巷位于下衛(wèi)底村東北約160 m，緊鄰西曹村西南面，井下南鄰31114工作面，西部為三采區(qū)大巷，北為四采區(qū)，東為賢者向斜軸部，設(shè)計全長2360 m，巷道主要用于工作面掘進(jìn)時期出煤、行人，回采時期的進(jìn)出設(shè)備、材料、進(jìn)風(fēng)等。工作面平面見圖6。

圖6 31116材料巷平面布置

3.2 煤層賦存及頂?shù)装迩闆r

工作面開采太原組9#～10#～11#煤，煤層結(jié)構(gòu)為3.26(0.45)2.85(0.05)0.68，煤層總厚度平均7.22 m。屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層，煤種為瘦煤，穩(wěn)定可采。煤層傾角最大12°，最小3°，平均5°。

表1 煤層頂、底板情況

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

工作面位于賢者向斜軸西翼，受其影響，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。煤層總體為一單斜構(gòu)造區(qū)，產(chǎn)狀為走向北東，傾向南東，傾角約-5°。

工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，陷落柱發(fā)育。根據(jù)上組煤地質(zhì)資料（七采區(qū)）分析推斷，預(yù)計材料巷道掘進(jìn)中將揭露2條斷層F1（傾向319°、傾角67°、落差1.1 m）和F2（傾向64°、傾角68°、落差5 m）；揭露Z1和Z2兩個陷落柱，影響范圍約518 m。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。

3.4 巷道斷面及支護(hù)參數(shù)

巷道毛斷面為5.1 m×3.15 m，沿煤層底板掘進(jìn)，頂板為螺紋鋼錨桿、錨索、金屬菱形網(wǎng)、W鋼帶聯(lián)合支護(hù)，兩幫為金屬圓鋼錨桿支護(hù)。

巷道頂板采用Ф20mm×2200mm螺紋鋼錨桿（兩邊角采用Ф20mm×2400mm螺紋鋼錨桿），頂板錨桿呈矩形布置，除兩根邊角錨桿與頂板夾角不小于75°向幫內(nèi)傾斜外，其余均垂直于頂板布置。頂板錨桿布置形式為“六·六”矩形，間距900mm，排距1000mm。巷道兩幫均采用Ф16mm×1800mm的圓鋼錨桿，兩幫錨桿均“三·三”矩形布置，間距為1000mm，排距為1000mm，兩幫錨桿均垂直于兩幫布置，每根幫錨配套長×寬=300mm×400mm的鋼帶托板。巷道每隔3 m布置一組錨索(錨索“二·二”矩型布置)，錨索間距為2000mm，排距3000mm。錨索采用Ф21.6mm的鋼絞線，長度6.3 m，穿層掘進(jìn)期間錨索長度視頂煤厚度而定，必須保證錨索錨入K2灰?guī)r1.0m深。每根錨索配套一塊長×寬×厚=300mm×300mm×14mm的鐵板。支護(hù)斷面見圖7。

圖7 31116材料巷支護(hù)斷面

3.5 掘錨護(hù)探一體機(jī)施工效果

自2017年7月中旬以來，采用上述掘錨護(hù)探一體化裝備在31116材巷成功安裝，在為期3個多月的試用過程中，合理優(yōu)化組織、調(diào)整施工工序，通過培訓(xùn)及現(xiàn)場操作相結(jié)合提高各司機(jī)、檢修維護(hù)工的熟練度，掘進(jìn)月進(jìn)尺由240 m提升到了340 m，掘進(jìn)速度提高41.7%，效果較為顯著。

4 結(jié)語

掘錨護(hù)探一體機(jī)是自動化程度高、施工速度快、安全性能好的一體化設(shè)備，是將掘進(jìn)、臨時支護(hù)、永久支護(hù)、探放水結(jié)合在一起的設(shè)備，該設(shè)備工藝既提升了掘進(jìn)效率，又節(jié)約了時間、節(jié)約了設(shè)備投資成本、降低了工人的勞動強(qiáng)度，為煤礦安全高效生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。目前我公司各礦井均在積極推廣使用。