李松恩

(山西煤炭進出口集團 科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 山西 太原 030000)

騰暉煤業(yè)2-105工作面銜接緊張，目前煤礦井下巷道支護主要方式為錨網(wǎng)梁、錨索聯(lián)合支護，在掘進機掘進完成后，人工操作單體風(fēng)動錨桿打眼機、風(fēng)鉆，施工頂幫錨桿、錨索。在人工操作打眼設(shè)備時，存在很多缺點，諸如機械化程度低，掘進作業(yè)完成后需人工搬運打眼設(shè)備、連接管路，工序繁瑣，勞動強度大效率低，永久支護工序多、占用時間長[1]；鉆機鉆桿夾鉆現(xiàn)象比較嚴(yán)重，鉆眼過程中經(jīng)常出現(xiàn)煤粉量異常增加，將鉆桿卡住，人工無法拔出，影響鉆進效率；安全沒有保障，用風(fēng)動工具鉆孔，人員必須靠近鉆孔孔口工作，另外鉆機配套管路比較復(fù)雜，極易發(fā)生安全事故。因此，為解決上述問題，對EBZ-160型掘進機機載支護進行改造加裝錨桿鉆機，同時對錨桿鉆機及配套支護技術(shù)進行研究，充分利用綜掘機自身液壓系統(tǒng)，使綜掘機實現(xiàn)掘進、臨時支護、錨桿(索)打眼為一體，以提高掘進支護效率。

1 改造方案

在EBZ-160型掘進機的頂部和兩幫安裝機載臨時支護裝置，在掘進機截割部區(qū)域內(nèi)安裝錨桿鉆機，為保證操作的連續(xù)性，不再增設(shè)液壓系統(tǒng)，通過線路連接使其與掘進機主機共用一個液壓系統(tǒng)。其中，機載臨時支護裝置與錨桿鉆機通過專用聯(lián)接裝置分別固定于掘進機截割部頂部和截割部升降油缸連接銷子上，工作時，通過控制截割部的行走，進行錨桿機鉆眼支護，實現(xiàn)掘錨護一體的施工工藝。

2 EBZ-160型掘錨護一體機工作方式

改造后的EBZ-160型掘錨護一體機能夠在掘進的過程中進行超前支護，通過對巷道頂部及兩幫圍巖松動區(qū)打眼、錨裝錨桿，實現(xiàn)臨時支護，有效地保證了安全生產(chǎn)，實現(xiàn)了掘進工作面快速推進的目的。EBZ-160型掘錨護一體機具體工作方式包括液壓系統(tǒng)的運行、頂網(wǎng)及托梁輔助安裝及超前支護和錨桿錨索的安裝。

2.1 液壓系統(tǒng)工作方式

EBZ-160掘錨護一體機液壓系統(tǒng)由綜掘機泵站、執(zhí)行元件、管路、閥組4部分構(gòu)成。掘進時，錨護部分閉鎖，所有元件無液壓動力源，不動作；支護時，閉鎖閥處于“支護”位置，掘進機執(zhí)行機構(gòu)無液壓動力源，不動作，支護部分通過操作各執(zhí)行元件控制閥組進行控制，實現(xiàn)機載錨桿鉆機鉆眼裝錨及超前支護工序[2].

2.2 頂網(wǎng)及托梁輔助安裝及超前支護工作方式

工作時根掘支護需要調(diào)整好掘進機位置，將預(yù)先準(zhǔn)備好的頂網(wǎng)及托梁放置在超前支護頂梁上，再利用頂梁伸降油缸將頂梁伸到需要高度，操作升降閥組使超前支護頂梁加載到預(yù)定支撐力，起到超前臨時支護作用，然后打設(shè)錨桿，完成頂網(wǎng)及梯梁的安裝。支護完畢后收回超前支護頂梁。

2.3 錨桿錨索安裝工作方式

通過操作閥組控制機載鉆機的導(dǎo)軌伸縮使鉆機打開、旋轉(zhuǎn)處于預(yù)定安裝位置下方，放置鉆桿，操作鉆機推進閥，在鉆桿接近鉆孔位置的同時，微調(diào)機載鉆機的方向和角度，確認(rèn)位置正確，然后施工。

3 EBZ-160掘錨一體機主要特點及適用條件

3.1 主要特點

1) 錨護機與掘進機共用同一個液壓系統(tǒng)，操作人員可通過伸縮臂控制錨護機與掘進機的移動，實現(xiàn)掘進機與錨桿機位置的轉(zhuǎn)換，操作工藝簡單。掘進機掘進時，錨護機可折疊在截割臂上，隨著掘進機的推進而向前移動，能夠有效地避開截割作業(yè)[3]，相較于傳統(tǒng)的“先掘后支”工藝，減少了設(shè)備搬運量，提高了掘進效率。

2) 在不增加其他動力源基礎(chǔ)上，在EBZ-160綜掘機截割臂上增設(shè)兩部錨桿機(增設(shè)的錨桿機可以實現(xiàn)的一次最大鉆孔深度為1.47 m)，在掘進過程中，可對巷道頂板、側(cè)幫及時錨裝，進行臨時支護，降低了勞動強度，將整機掘進開采效率提高15%以上，實現(xiàn)了掘錨護一體化[4].

3.2 適用條件

EBZ-160掘錨護一體機主要用于國內(nèi)煤巖、半煤巖以及軟巖巷道的快速掘進，適用于煤巖硬度f≤7.5、掘錨高度為3.1～4.4 m、最大定位截割斷面≤33 m2、巷道寬度在3.5～5.0 m的矩形及小傾角梯形巷道。

4 EBZ-160掘錨護一體機工程實踐

4.1 巷道斷面

騰暉煤業(yè)2-105工作面2-1052掘進巷道為全煤巷，煤層上部基本頂為細粒砂巖，直接頂為泥巖，圍巖受104工作面采動影響，頂板局部破碎，但頂板基本穩(wěn)定。巷道斷面為矩形，巷道掘進高度3 500 mm，凈高為3 400 mm，巷道掘進寬度5 000 mm，凈寬4 800 mm，巷道掘進斷面積17.5 m2，凈斷面積16.32 m2，采用錨網(wǎng)梁、錨索聯(lián)合支護。巷道斷面圖見圖1.

圖1 2-1052巷道斷面圖

4.2 支護參數(shù)

頂部選用d20 mm×2 500 mm左旋高強螺紋鋼錨桿，兩邊肩角錨桿距巷幫250 mm與頂板夾角為75°施工，其余錨桿垂直于頂板施工，呈“六·六”矩形布置，間排距為900 mm×900 mm，每根錨桿配CK2340和Z2360樹脂錨固劑各一條。桁架采用d12 mm圓鋼制作，錨桿墊片采用拱形高強度托板，規(guī)格為150 mm×150 mm×6 mm，配調(diào)心球墊及減磨墊圈[5].

幫部選用d20 mm×2 500 mm左旋高強螺紋鋼錨桿，上部肩角錨桿距頂板200 mm與巷幫夾角為75°施工，其余錨桿垂直于巷幫施工，呈“四·四”矩形布置，間排距為1 000 mm×900 mm，每根錨桿配CK2340和Z2360樹脂錨固劑各1條，桁架采用d12 mm圓鋼制作，錨桿墊片采用拱形高強度托板，規(guī)格為150 mm×150 mm×6 mm，配調(diào)心球墊及減磨墊圈。

錨索選用d21.6 mm×8 200 mm鋼絞線，垂直頂板打設(shè)，呈“二·二”矩形布置，間排距2 000 mm×1 800 mm，每孔配1條CK2340及3條Z2360樹脂錨固劑。托板規(guī)格為300 mm×300 mm×14 mm拱形高強錨索鋼板，巷道全斷面鋪設(shè)菱形網(wǎng)，每隔50 m全斷面敷設(shè)雙層絕緣網(wǎng)。

4.3 施工工藝

騰暉煤業(yè)2-1052掘進巷采用全斷面一次成巷施工工藝。通過EBZ-160型掘錨護一體機掘進完成割煤工序，通過加裝在掘進機頂部及兩幫的的機載錨桿鉆機打眼、錨裝錨桿完成支護工序。掘錨護一體化施工工藝流程為：截割→臨時支護→鋪頂梁掛網(wǎng)→打注頂部錨桿及錨索→鋪幫部網(wǎng)及打注幫部錨桿→清底出煤→下一個循環(huán)。

5 施工效果

EBZ-160型掘錨護一體機在騰暉煤業(yè)2-1052掘進巷道應(yīng)用后，減少了掘進與支護的換位作業(yè)時間，實現(xiàn)了連續(xù)性作業(yè)，降低了職工勞動強度，縮短了錨桿打眼、錨固時間，提高了掘進效率，使煤巷工作面單體錨桿打眼時間縮短至3 min以內(nèi)，月度單進水平達到300 m/月以上，掘進開采效率提高15%，縮短工期約2.5個月，最終實現(xiàn)2-105工作面銜接超前完成，節(jié)省勞務(wù)費用約85萬元，節(jié)省燃料及動力費用約19.539萬元。

6 結(jié) 語

通過對EBZ-160綜掘機截割部進行改造，實現(xiàn)了掘、錨、護工藝的有機結(jié)合，改造后的EBZ-160掘錨一體機適用于不同形狀的巷道，能夠按要求對巷道頂板及幫部打眼作業(yè)，為礦井實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。