王佃武

（中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西太原 030006）

0 引言

煤巷掘進約占煤礦巷道總工程量的70%，是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，直接影響綜采工作面接續(xù)。相比綜采技術(shù)的快速發(fā)展，我國煤巷掘進技術(shù)一直未取得突破，相關(guān)技術(shù)裝備落后，大部分礦區(qū)掘進工效僅為2.5 m3/工日，掘進速度僅為200 m/月，采掘工作面比例近幾年一直維持在1：3.1左右，采掘比例嚴(yán)重失調(diào)，各安全高效礦井均存在采掘接續(xù)緊張、掘進隊伍龐大、勞動強度大、安全管理難度大的問題，煤巷掘進成為制約其安全、高效、集約化生產(chǎn)的共性關(guān)鍵問題。

為此，中國煤炭科工集團太原研究院有限公司利用分段支護、連續(xù)運輸、掘錨運平行作業(yè)的新理念，研發(fā)了掘錨運同步作業(yè)系統(tǒng)，將掘進、錨護、運輸、安全防護、除塵通風(fēng)和輔助運輸統(tǒng)籌考慮，合理規(guī)劃，減少工作面人員數(shù)量、降低勞動強度，提高煤巷掘進速度，向?qū)崿F(xiàn)“無人則安”邁出了重要一步。

1 掘錨運同步作業(yè)系統(tǒng)的組成

掘錨運同步作業(yè)系統(tǒng)是針對大型礦井高效集約化生產(chǎn)的需求，用于大斷面煤巷快速掘進、支護、轉(zhuǎn)載運輸?shù)募夹g(shù)及裝備（圖1）。系統(tǒng)主要包括JM340D掘錨一體機、MZHB5-1200/25型錨桿轉(zhuǎn)載機組、DZY100/165/135型煤礦用帶式轉(zhuǎn)載機（柔性膠帶轉(zhuǎn)載機）、DWZY1000/1500型帶式輸送機用自移機尾（邁步自移機尾）。

圖1 掘錨運同步作業(yè)系統(tǒng)

2 主要技術(shù)參數(shù)及技術(shù)特點

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

適應(yīng)巷道寬度5700 mm，適應(yīng)巷道高度（3700～5000）mm，適應(yīng)巷道坡度，生產(chǎn)能力1200 t/h，膠帶搭接行程50 m，系統(tǒng)總長92 m，總裝機功率1209 kW，電壓等級1140 V。

2.2 主要技術(shù)特點

掘錨運平行連續(xù)作業(yè)，提高作業(yè)效率。巷道斷面一次成形，截割效率高。多排多臂同時支護，提高支護效率。膠帶轉(zhuǎn)載機搭接距離長，保證原班進尺，降低可伸縮膠帶機延伸頻次。人員位于掘錨一體機臨時支護下方等已支護區(qū)域作業(yè)，作業(yè)安全性好。膠帶機尾自移，電纜、水管自動延伸。采用自動化錨索鉆機及電液控制錨桿鉆機，自動化程度高，降低勞動強度，減員增效。設(shè)備集成除塵系統(tǒng)，可采用長壓短抽的方式，創(chuàng)造健康的工作環(huán)境。

3 主要設(shè)備

3.1 JM340D掘錨一體機（圖2）

JM340D掘錨一體機集掘支運等功能于一體，具有全寬截割滾筒，截割臂上下運動，煤巷掘進一次成型；采用雙電機驅(qū)動單中鏈刮板機，進行落煤的轉(zhuǎn)運；機載4臺頂板錨桿鉆機和2臺側(cè)幫錨桿鉆機，可同時對頂板和側(cè)幫進行錨桿支護；滑移式截割機構(gòu)，截割時設(shè)備本體不移動，油缸平推截割部切入煤層，因此可實現(xiàn)掘進與錨桿支護可同步作業(yè)；在同一臺設(shè)備上完成掘錨平行作業(yè)工藝和巷道一次成型，大大減少掘進與支護設(shè)備的換位作業(yè)時間以及設(shè)備反復(fù)碾壓對巷道的破壞，巷道成型好且成巷速度大幅提高。

圖2 JM340D掘錨一體機

圖3 MZHB5-1200/25型錨桿轉(zhuǎn)載機組

3.2 MZHB5-1200/25型錨桿轉(zhuǎn)載機組（圖3）

MZHB5-1200/25型錨桿錨索轉(zhuǎn)載機組采用緊湊型設(shè)計，設(shè)備機動靈活，集錨護、運輸、破碎功能于一體，配套掘錨一體機、柔性膠帶轉(zhuǎn)載機、邁步式自移機尾進行掘進作業(yè)，滿足特定條件下煤巷快。

速掘進使用需求。在整套系統(tǒng)中起承上啟下的作用，負(fù)責(zé)將掘錨一體機生產(chǎn)的物料進行破碎和轉(zhuǎn)載運輸?shù)饺嵝阅z帶機上，同時負(fù)責(zé)牽引柔性膠帶機前進。在支護過程中掘錨一體機組負(fù)責(zé)進行頂板錨桿的支護，錨桿轉(zhuǎn)載機組負(fù)責(zé)進行側(cè)幫錨桿支護和頂錨索支護。

3.3 DZY100/160/135柔性膠帶轉(zhuǎn)載機（圖4）

同步作業(yè)系統(tǒng)中，DZY100/160/135柔性膠帶轉(zhuǎn)載機尾部與位于巷道中線位置的錨桿轉(zhuǎn)載機組相連接，機頭位置與靠近一側(cè)煤幫的邁步式自移機尾上下重疊搭接。柔性膠帶轉(zhuǎn)載機一方面需要具備跟隨移動，一方面需要在短距離改變煤炭運輸路徑，要求膠帶轉(zhuǎn)載機在水平、垂直2個方向具有動態(tài)彎曲的功能，滿足轉(zhuǎn)彎行走及上下爬坡的工況。

圖4 DZY100/160/135柔性膠帶轉(zhuǎn)載機

柔性膠帶轉(zhuǎn)載機能夠?qū)崿F(xiàn)靈活轉(zhuǎn)向，運輸距離根據(jù)搭接行程的要求最長可以達到150 m，采用配置液壓懸掛機構(gòu)的膠輪行走，能夠自適應(yīng)巷道起伏，前進時通過錨桿轉(zhuǎn)載機組牽引，后退時通過自帶的動力站牽引。

3.4 DWZY1000/1500型邁步自移機尾（圖5）

在煤巷的快速掘進，特別是長距離順槽的掘進過程中，順槽膠帶機的快速延伸成為影響巷道快速推進的重要因素。但目前的自移機尾多為馬蒂爾式，在自移結(jié)構(gòu)、搭接長度、牽引力、對底板的適應(yīng)性等均方面已不能滿足煤巷高效快速掘進的使用及配套要求。

系統(tǒng)采用新型DWZY1000/1500型邁步式自移機尾，其與柔性膠帶轉(zhuǎn)載機的有效配合接料行程滿足一次循環(huán)50 m；自移機構(gòu)移動方便，推進迅速，能夠大量減少輔助作業(yè)時間。在自移機尾的剛性架上布置有柔性膠帶轉(zhuǎn)載機的膠輪行走軌道。并且設(shè)備列車、材料框等設(shè)備可以放置在剛性架上，隨系統(tǒng)一同推進。

圖5 DWZY1000/1500型邁步自移機尾

4 應(yīng)用

4.1 巷道情況

掘錨運同步作業(yè)系統(tǒng)于2017年2月8日在陽煤二礦81202工作面進風(fēng)順槽使用，巷道長度2450 m，巷道設(shè)計斷面形式為矩形，掘?qū)?.7 m，掘高4.5 m。巷道沿煤層底板掘進，留設(shè)（0.2～0.3）m頂煤，煤層厚度小于巷道設(shè)計高度時破底板施工。采用“錨—網(wǎng)—索”聯(lián)合支護模式，頂錨間排距為1 m1 m，每排4根頂錨桿+3根頂錨索，頂錨桿規(guī)格183200 mm，錨索規(guī)格15.247300 mm，側(cè)幫錨桿采用錨桿+金屬經(jīng)菱形聯(lián)合支護，每幫每排各打5根錨桿，幫錨桿規(guī)格181800 mm。

4.2 施工工藝

掘錨一體機完成割煤、落煤、裝煤工序，其機載的6臺鉆機完成頂部4根錨桿和兩側(cè)上部各2根幫錨桿的支護；錨桿轉(zhuǎn)載機組滯后11 m完成3根錨索和兩側(cè)下部各3根幫錨桿的支護工序；錨桿轉(zhuǎn)載機組、柔性膠帶轉(zhuǎn)載機和邁步自移機尾完成破碎、轉(zhuǎn)載工序；轉(zhuǎn)載后的煤由順槽皮帶運出，懸掛于帶式轉(zhuǎn)載機、錨桿轉(zhuǎn)載機組和掘錨一體機上的進風(fēng)風(fēng)筒實現(xiàn)巷道的進風(fēng)，濕式除塵器實現(xiàn)巷道的除塵。上述各設(shè)備相互協(xié)調(diào)、有機配合，完成整個掘進工作面的割煤、裝煤、破煤、運煤、支護、通風(fēng)、除塵等工序，實現(xiàn)掘進工作面“全斷面快速掘進、掘支運平行作業(yè)”的安全高效掘進。

4.3 應(yīng)用情況

掘錨運同步作業(yè)系統(tǒng)于2016年10月運輸?shù)蕉V，依次進行地面組裝、調(diào)試、實操訓(xùn)練等。2017年2月8日開始井下運輸與安裝，3月9日完成井下組裝與調(diào)試工作，3月10日開始試運行生產(chǎn)。整個工業(yè)性試驗從3月10日至6月底，歷時近3個月，最高月進尺400 m，掘進效率大幅提升。后期由于地質(zhì)條件變差，整套裝備升井，另外尋找合適工作面進行使用。

5 結(jié)束語

掘錨運同步作業(yè)系統(tǒng)的應(yīng)用實施，有效地解決了煤礦巷道采掘失衡難題，實現(xiàn)了掘錨一體化、臨時支護、永久支護、后路輔助運輸?shù)戎饕ば虻母咝浜?，在大大提高掘進速度的同時，巷道條件更加完善，工人作業(yè)環(huán)境更加安全。