李 偉

（國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)補(bǔ)連塔煤礦，陜西 榆林 719315）

1 工程概況

補(bǔ)連塔煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市。其中2-2煤層為主要可采煤層之一，位于延安組中巖段的頂部。該煤層全區(qū)發(fā)育，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅在底部（局部頂部） 含有1～2層矸， 煤層厚5.91～7.89m，平均6.75m，距其下部4#煤層30m左右。2-2煤三盤區(qū)軌道順槽斷面形狀為5.4m×3.6m的矩形，沿煤層底部掘進(jìn)。巷道直接頂為煤層，厚度約3.4m，直接底為泥巖，厚度約0.85m。為了加快掘進(jìn)速度，礦方?jīng)Q定采用MB670掘錨一體機(jī)。工作之前，根據(jù)礦方實(shí)際情況進(jìn)行一些設(shè)備改造，可以更好的保證掘錨機(jī)施工時(shí)巷道安全。

2 掘錨機(jī)組及施工工藝改進(jìn)

2.1 臨時(shí)液壓頂篷的改造

針對(duì)掘進(jìn)機(jī)原頂篷面積小、支護(hù)范圍小、空頂距大、很難對(duì)巷道前方的采空區(qū)進(jìn)行有效支護(hù)的特點(diǎn)，對(duì)掘錨機(jī)進(jìn)行了臨時(shí)的液壓頂篷改造，使得掘錨機(jī)組能夠更好的適應(yīng)三盤區(qū)地質(zhì)狀況。頂篷的改造包括增加了臨時(shí)頂板，擴(kuò)大支護(hù)面積，可以覆蓋對(duì)前方采空區(qū)的支護(hù)，減少頂板塌落的可能，通過液壓千斤頂來(lái)對(duì)頂篷進(jìn)行收縮控制，當(dāng)支護(hù)作業(yè)完成時(shí)，再將其收起。為了更方便地實(shí)施這些措施，在掘錨機(jī)上引出兩趟液壓管路。具體設(shè)備如圖1所示。

圖1 臨時(shí)液壓頂篷改造圖

2.2 阻擋煤壁落煤的裝置

為了同時(shí)保證施工人員與司機(jī)的安全，防止落煤造成人員傷亡，在掘錨機(jī)上添加一種阻擋煤壁落煤的裝置，設(shè)計(jì)如下：

在上述改造的臨時(shí)頂篷下，焊接一塊凹口鋼板，設(shè)置一根可以鑲嵌在凹口的鐵管，鐵管上設(shè)置三個(gè)鐵鉤，用以固定可以遮擋落煤的木板。鋼管長(zhǎng)度根據(jù)巷道高度，設(shè)置為1300mm，每400mm設(shè)置一個(gè)鐵鉤，共設(shè)置三個(gè)。兩鋼管間的距離設(shè)置為2200mm，可以將施工人員全部包括在內(nèi)，木板尺寸選擇長(zhǎng)2200mm，寬250mm，可以防止大塊落煤的同時(shí)，又可以對(duì)巷道實(shí)際情況進(jìn)行觀察。具體設(shè)計(jì)如圖2所示。

在進(jìn)行頂板與巷幫作業(yè)時(shí)，先通過液壓千斤頂完成臨時(shí)頂篷的布置，隨后將鋼管嵌在鋼板上進(jìn)行固定，再將木板掛在掛鉤上，完成防巷幫落煤裝置的布置。當(dāng)開始進(jìn)行下一次的截割工作前取下此裝置。

2.3 掘錨機(jī)截割方式及進(jìn)刀路線改進(jìn)

如果不對(duì)臨時(shí)頂篷進(jìn)行改造，掘錨機(jī)在掘進(jìn)時(shí)，最小空頂距約為2m，現(xiàn)不需要操作人員在空頂區(qū)域進(jìn)行操作，因此可以在布置錨桿同時(shí)將割煤筒下降，并且進(jìn)行中部割煤，減少支護(hù)掘進(jìn)的交替時(shí)間，增加掘進(jìn)速度。

改進(jìn)后的掘錨機(jī)割煤支護(hù)工序如下：

（1）掘錨機(jī)的割筒從煤壁的中間開始進(jìn)行掘進(jìn)；（2）割筒向前割進(jìn)1m，向下移動(dòng)，進(jìn)行下部割煤；（3）割筒到達(dá)底板，進(jìn)行反復(fù)掃地，對(duì)底板完成清煤工作；（4）此時(shí)割筒在煤壁下方，開始對(duì)頂板兩幫進(jìn)行支護(hù)作業(yè)；（5）割筒從煤壁下方向上方移動(dòng)，完成煤壁上方的割煤；（6）割筒在上方進(jìn)行反復(fù)割煤，完成掃頂作業(yè)；（7）再將割筒移至煤壁中央，完成下一刀割煤，在割煤的同時(shí)，將煤運(yùn)輸出工作面。具體割煤支護(hù)工藝如圖3所示。

2.4 其他改造

（1）腳踏板改造

原掘錨機(jī)在登高作業(yè)時(shí)，需通過腳踏板進(jìn)行攀登，儲(chǔ)存物件需要另外設(shè)置儲(chǔ)物箱，占地的同時(shí)，又不方便，因此在此基礎(chǔ)上，將儲(chǔ)物箱與腳踏板結(jié)合，改造成為腳踏箱。

（2）掘錨機(jī)兩側(cè)物料臺(tái)及鉆桿存放裝置

在掘錨機(jī)兩側(cè)加設(shè)物料臺(tái)，將樹脂藥卷、托盤、讓壓管、半球和錨索鎖具等物料分類放置，取用方便，便于管理。

3 掘進(jìn)工藝優(yōu)化

3.1 制定合理的正規(guī)循環(huán)作業(yè)

制定合理的循環(huán)作業(yè)，可以大幅度提高掘進(jìn)速度與安全系數(shù)，全面、有計(jì)劃地完成作業(yè)任務(wù)。通過對(duì)不同工序的試驗(yàn)，得出原掘進(jìn)作業(yè)在掘支交替時(shí)較浪費(fèi)時(shí)間，決定采用新的循環(huán)作業(yè)方式，即在頂板完好的條件下，由原來(lái)的一掘一支改為現(xiàn)在的一掘兩支作業(yè)方式。設(shè)置早、中、晚三班工作，每班工作8小時(shí)，其中早班、中班為掘進(jìn)班，晚班前半班為掘進(jìn)班，后半班為檢修維護(hù)班，重點(diǎn)檢修支護(hù)作業(yè)與設(shè)備維修，保證掘進(jìn)班正常作業(yè)。

在工序間組織上，采用多工序平行作業(yè)的施工方案，支護(hù)與拉機(jī)尾、延皮帶平行作業(yè)，臨時(shí)軌道緊跟綜掘機(jī)后，同時(shí)用礦車直接為掘進(jìn)頭運(yùn)輸材料，可以保證支護(hù)材料及時(shí)送到，加快掘進(jìn)速度，又減少了人員的浪費(fèi)。

3.2 掘錨機(jī)的掘進(jìn)支護(hù)范圍

為了在掘進(jìn)后加快支護(hù)作業(yè)，最好能同時(shí)完成頂板與巷幫的支護(hù)，因此將頂板錨桿鉆機(jī)安置在掘錨機(jī)上端滑軌上，可以進(jìn)行各方位的擺動(dòng)，并且錨桿鉆機(jī)可以沿著滑軌進(jìn)行滑動(dòng)。鉆機(jī)滑在不同的位置所擺動(dòng)的角度也不同。在1號(hào)頂板時(shí)，鉆機(jī)的最大擺動(dòng)角度為10°和12°，2號(hào)頂板錨桿鉆機(jī)的最大搖擺角度為8°和18°。經(jīng)過實(shí)際巷道測(cè)量與理論計(jì)算，得到頂錨桿的間距最小為900mm。

將幫錨桿機(jī)連接在掘錨機(jī)兩側(cè)，可以進(jìn)行上下移動(dòng)。為了更方便地對(duì)兩幫進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，移動(dòng)的同時(shí)，可以進(jìn)行不同角度的擺動(dòng)。因此幫錨桿機(jī)可以完成巷幫全方位的支護(hù)作業(yè)，經(jīng)過實(shí)際巷道測(cè)量與理論計(jì)算，得到幫錨桿的間距最小為1000mm。具體支護(hù)范圍如圖4所示。

圖4 頂板、幫部錨桿的支護(hù)范圍

3.3 掘錨一體化掘進(jìn)效益分析

MB670 掘錨機(jī)于2019年5月30日安裝改造完成，開始進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，在9月3日完成巷道掘進(jìn)作業(yè)，共用時(shí)97d，掘進(jìn)距離為1645.6m，在巷道掘進(jìn)至81m的位置開始使用掘錨機(jī)。巷道掘進(jìn)狀況如圖5所示。

圖5 掘錨機(jī)與傳統(tǒng)綜掘機(jī)施工對(duì)比

由圖5可以看出，掘進(jìn)期間，在采用掘錨機(jī)后，巷道日平均掘進(jìn)量為15.5m，較傳統(tǒng)綜掘機(jī)施工日掘進(jìn)量10m提升55.5%。掘錨機(jī)日平均掘進(jìn)量在隨著工人熟練操作后，快速提升，八月份日平均掘進(jìn)距離可達(dá)到21m，比傳統(tǒng)綜掘機(jī)掘進(jìn)速度提高一倍有余。在八月份，掘錨機(jī)掘進(jìn)606m，快速掘進(jìn)效果顯著，掘錨機(jī)的應(yīng)用初見成效。

4 結(jié)語(yǔ)

巷道的掘進(jìn)速度較慢，造成礦井采掘比例失衡。通過使用掘錨機(jī)組，并且根據(jù)礦方實(shí)際情況，進(jìn)行機(jī)組優(yōu)化改造，使掘錨機(jī)能夠適應(yīng)該礦的條件，極大地提高了巷道的進(jìn)尺水平，得到了良好的應(yīng)用。研究成果應(yīng)用效果良好，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，提高了本煤礦煤巷掘進(jìn)速度，緩解了采掘接替緊張，保證了巷道掘進(jìn)施工安全，對(duì)提高該礦的巷道掘進(jìn)速度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。