李 鑫

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤礦，山西 臨汾 031400）

引言

從巷道拐彎角度設計、使用綜掘機尺寸、拐彎半徑選擇、運輸出渣系統(tǒng)等因素，分析了不同巷道拐彎采用的綜掘機拐彎施工工藝，實現(xiàn)巷道綜掘機拐彎期間的安全高效掘進[1]。拐彎施工期間用綜掘機直接截割并帶動二運帶式輸送機整體拐彎，采用臨時單軌吊梁吊掛二運機頭向帶式輸送機卸載矸石，鄰近拐正時安裝刮板輸送機搭接帶式輸送機運矸[2]。將新型掘進機與運輸裝置之間的連接裝置、新型液壓系統(tǒng)應用于煤礦的生產(chǎn)實際中，通過對比，新型綜掘快速掘進技術具有良好的經(jīng)濟和社會效益[3]。

1 工程概述

1.1 10-112 切巷基本情況

10-112 切巷長200 m，工作面坡度5°下，傾角3°（左高右低），涌水量10 m3/h，采用矩形斷面，錨網(wǎng)梁錨索聯(lián)合支護。巷道斷面規(guī)格為掘寬5 400 mm，掘高3 400 mm，凈寬5 200 mm，凈高3 300 mm。支護形式采用錨網(wǎng)梁、錨索聯(lián)合支護。頂錨桿“七七”布置，間排距850（800）mm、1 000 mm，老山側幫錨桿“四四”布置，間排距900 mm、1 000 mm，煤壁側幫錨桿“四四”布置，間排距900 mm、1 000 mm，肩窩幫錨桿距頂300 mm，底角錨桿距底板400 mm。錨索與頂錨桿成排布置，錨索“三三”布置，選用Φ18.9 mm×4 800 mm 鋼絞線，排距3 000 mm，錨索間距為1 650 mm，距老山側1 050 mm，距煤壁側1 050 mm。

1.2 快速掘進設備參數(shù)

EJM270/4-2 掘錨一體機外形尺寸為長×寬×高=11.9 m×4.6 m×3.1 m（機身前4 m 設備寬4.6 m、后3 m 設備寬3.5 m）。EJM270/4-2 掘錨一體機截割滾筒寬4.9～5.4 m，兩側伸縮長度0.25 m；鏟板寬度4.5～5.4 m，兩側伸縮長度0.45 m。EJM270/4-2 掘錨一體機刮板輸送機溜頭長3 m，左右擺動夾角為45°。CMM5-20 煤礦用液壓錨桿鉆車機外形尺寸為長×寬×高=11.9 m×4.4 m×3.1 m。自移機尾長度為22 m，橋式轉載運輸機長19 m。EBZ-200 綜掘機外形尺寸為長×寬×高=10.6 m×3.6 m×1.8 m。

1.3 快速掘進裝備拐彎

將掘錨一體機、錨桿鉆車、橋式轉載機分家→掘錨一體機配合錨桿鉆車進行拐彎并擺正→將錨桿鉆車、自移機尾開至A 段末端→安裝40 t 溜子與錨桿鉆車進行搭接→40 t 溜子運輸掘進40 m→拆40 t 溜子→安裝電磁滾筒皮帶→施工B 段到位。

2 工業(yè)設計

井下工作面巷道在拐彎開口前，根據(jù)礦井工作面實際情況，制定出具體施工方案，按照快速掘進設備的尺寸參數(shù)和特殊情況、施工巷道高度和寬度、開口位置和開口方位角度，設計出綜掘機（快速掘進裝備）拐彎開口施工曲線設計圖及錨桿錨索布置支護設計圖，并制定相應支護設計。以A 段巷道向B 段巷道拐彎為例，綜掘機（快速掘進裝備）拐彎開口設計中包含綜掘機（快速掘進裝備）拐彎開口跨度設計以及綜掘機拐彎開口期間A、B 兩條巷道支護設計。

1）綜掘機（快速掘進裝備）拐彎開口剩余10～15 m前，需要縮小A 段掘進巷道錨桿、加密錨索，調整錨索排距、錨索支護形式等，拐彎開口時期加強對A 段巷道的頂板管理，以快速掘進裝備順利通過。

2）巷道拐彎設計開口位置時，要調整加強B 段巷道開口處兩幫支護狀態(tài)，要把菱形網(wǎng)、高強錨桿調整為塑料網(wǎng)和塑料錨桿，以使快速掘進裝備在拐彎開口期間快速截割施工。

3）綜掘機（快速掘進裝備）拐彎開口施工B 段巷道時，必須嚴格執(zhí)行短掘短支，掘進一排，永久支護一排，同時縮小B 段巷道錨桿、錨索排距（在原基礎上縮小100～200 mm），并根據(jù)拐彎開口跨度情況合理布置錨索，以加強B 段巷道拐彎開口期間頂板管理。

3 綜掘機拐彎開口技術

1）現(xiàn)有巷道與綜掘機機身中心線成45°夾角時，綜掘機機身前后兩點間的距離為綜掘機拐彎的最小距離。首先確定開口巷道的3 個點，即開口巷道的左幫、右?guī)图爸行狞c。綜掘機機身中心線角度與現(xiàn)有巷道成45°角時，以綜掘機機身長度為斜邊，依據(jù)三角函數(shù)算出理論開口位置距開口巷道右?guī)蜑?.9 m。以綜掘設備最寬部分的一半1.8 m 計算，為綜掘設備最寬部分能夠順利通過拐彎，按照三角函數(shù)計算后開口處應向外再平移2.6 m，所以得出綜掘機理論拐彎位置距開口右?guī)拖锏罏?1（4.6+3.9+2.6）m，如圖1所示。

圖1 開口跨度設計示意圖

2）綜掘機施工道開口巷道左幫時，要拆除綜掘機中轉皮帶，同時對皮帶進行回縮，綜掘機退至距原巷道迎頭12 m 開口處，綜掘機（快速掘進裝備）安裝一部40 t 溜子與原巷道已回縮的皮帶搭接進行煤（矸）運輸。按照確定的拐彎開口位置，由綜掘機機進行開口。按照確定的三角區(qū)邊線，綜掘機進刀截割第一個循環(huán)，第一個循環(huán)分三部分，首先進刀施工三角區(qū)部分，截割施工后對三角區(qū)中巷道頂板及拐彎巷道進行永久支護，支護施工完成后，綜掘機移動并擺動綜掘機截割臂（EBZ-260 綜掘機截割臂允許擺動角度33°），進行第一個循環(huán)第二部分截割，施工后后對第二部分施工巷道及頂板永久支護，再后施工第一個循環(huán)中第三部分。第一個施工循環(huán)完后，按照第一個循環(huán)施工方法進行其他4 個循環(huán)，直至綜掘機在B 巷道擺正。綜掘機拐彎開口現(xiàn)場施工期間三角區(qū)邊線部分實際刷擴成弧形，根據(jù)弧形跨度逐步進行回縮。綜掘機拐彎期間綜掘機的前進、調整，要及時移動延長40 t溜子溜槽同時調整40 t溜子方向。A 段施工完成后，將綜掘機（快速掘進裝備）后退20 m 對右?guī)瓦M行刷寬0.7 m 形成吊裝硐室，巷寬由5.4 m 增加為6.1 m；1 號、2 號機分家運輸，2 號機緊靠A 段右?guī)停? 號機拐彎刷擴時2 號機做好接煤工作，自移機尾緊跟2號機運輸。

4 快速掘進裝備拐彎方法

4.1 拐彎曲線參數(shù)

先將掘錨機一體機退后13.8 m，對巷道左幫刷擴開口。首先在A 段及B 段口各安一組中線（中線左為0.8 m），根據(jù)原A 段內(nèi)中線來確定拐彎期間的弧度（中線距左幫的距離）；拐彎期間排距0.9 m 進行施工，即第一排跨度1.2 m，第二排跨度1.5 m，第三排跨度1.9 m，第四排跨度2.3 m，第五排跨度2.7 m，第六排跨度3.1 m，第七排跨度3.8 m，第八排跨度4.5 m，第九排跨度5.8 m，第10 排跨度6.3 m；拐彎開口6 m后巷道支護參數(shù)按照B 段支護設計進行施工如圖2所示。

圖2 掘進機拐彎示意圖（單位：mm）

4.2 掘錨一體機拐彎施工方法

掘錨一體機從A 段向左拐彎時，先將掘錨一體機退后至距B 段右?guī)?3.8 m 處，而后采用掘錨一體機截割滾筒對左幫刷擴拐彎開口，將滾筒縮至4.9 m擺動機身使左側滾筒緊貼煤壁，啟動滾筒后利用滾筒伸縮部分（0.25 m）進刀，進刀后上下擺動截割臂進行成巷，隨后采用“剃頭”方式向前移動機身并伸出大臂進行刷擴達規(guī)定寬度；期間及時核對中線確?？缍确弦螅諒澘缍冗_不到掘錨一體機拐彎要求時，掘錨一體機不能繼續(xù)向前刷擴時，采用人工使用風鎬對拐彎刷擴區(qū)域進行局部刷擴，或者將掘錨一體機退至進刀位置擺動機身重新“剃頭”達到要求，直到滿足掘錨一體機拐彎刷擴要求時，再使用掘錨一體機進行拐彎刷擴。

5 結論

1）綜掘機、掘錨一體機直接開口，簡化了掘進工藝，降低了職工的勞動強度及生產(chǎn)材料消耗，替代炮掘、人工拐彎開口難度，施工工序簡單，施工安全系數(shù)高，提高了煤礦安全。

2）機械化巷道拐彎開口的實現(xiàn)，使用綜掘機（快速掘進裝備）拐彎開口配合40T 溜子出矸，割煤裝煤機械作業(yè)，減少了人工出渣勞動強度，生產(chǎn)效率大大提高。