丁希陽 楊 飛 李召元

（1.山東濟(jì)礦魯能煤電股份有限公司陽城煤礦，山東 濟(jì)寧 272000；2.汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)寧 272000）

綜掘工藝因掘進(jìn)高效和連續(xù)運(yùn)輸而普遍應(yīng)用于煤礦掘進(jìn)工作面。在綜掘工作面施工掘進(jìn)期間，使用掘進(jìn)機(jī)橋式轉(zhuǎn)載機(jī)和若干部帶式輸送機(jī)聯(lián)合搭配外運(yùn)煤矸石。綜掘工作面地質(zhì)構(gòu)造帶或煤矸外運(yùn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，綜掘工藝的高效掘進(jìn)優(yōu)勢(shì)和連續(xù)運(yùn)輸能力難以實(shí)現(xiàn)。汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司通過在3309 工作面軌道順槽帶式輸送機(jī)和集中帶式輸送機(jī)之間搭接梭式礦車外運(yùn)掘進(jìn)工作面煤矸，提供煤矸儲(chǔ)存緩沖空間，保障了綜掘工藝的連續(xù)運(yùn)輸效能[1-5]，有力提高了綜掘工作面掘進(jìn)工效。

1 綜掘工作面概況

1）3309 工作面軌道順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度約1200 m，沿底板托頂煤掘進(jìn)，煤層平均傾角18°。結(jié)合相鄰工作面斷層揭露情況和地質(zhì)資料分析，該順槽地質(zhì)條件極為復(fù)雜，掘進(jìn)期間受巖漿巖侵蝕區(qū)影響，將至少揭露13 條斷層，即平均掘進(jìn)90 m 將揭露一條斷層。過地質(zhì)構(gòu)造帶期間為保證煤質(zhì)需進(jìn)行煤矸分運(yùn)，受煤矸分運(yùn)影響將嚴(yán)重制約高效掘進(jìn)。

2）掘進(jìn)期間使用EBZ260A 型掘進(jìn)機(jī)破煤巖，每小班循環(huán)進(jìn)尺為2 m。巷道斷面為矩形，巷道荒寬5000 mm，荒高3700 mm，每循環(huán)產(chǎn)生煤矸約37 m3。

2 安裝梭式礦車前綜掘工作面情況

1）掘進(jìn)機(jī)截割破落的煤矸石，通過掘進(jìn)機(jī)一運(yùn)、二運(yùn)、3309 工作面軌道順槽帶式輸送機(jī)和三采區(qū)膠帶下山強(qiáng)力帶式輸送機(jī)外運(yùn)至三采區(qū)煤倉。

2）3309 工作面軌道順槽掘進(jìn)工作面與同采區(qū)綜放工作面共用一部強(qiáng)力帶式輸送機(jī)，煤矸均運(yùn)往三采區(qū)煤倉。受煤倉儲(chǔ)存量限制，在煤倉滿倉或外路皮帶故障的情況下，由于無法外運(yùn)或儲(chǔ)存掘進(jìn)工作面截割破落煤矸，掘進(jìn)工作面只能暫停截割掘進(jìn)。

3）由于頻繁揭露斷層，當(dāng)掘進(jìn)工作面矸石超過斷面的2/3 時(shí)，為保證煤質(zhì)，需與同采區(qū)綜放工作面煤矸分運(yùn)，此時(shí)只有綜放工作面檢修或不生產(chǎn)時(shí)，掘進(jìn)工作面才能組織掘進(jìn)，制約掘進(jìn)提質(zhì)提效較為嚴(yán)重。

4）由于外路運(yùn)輸系統(tǒng)限制性因素較多，無法滿足綜掘工藝的連續(xù)運(yùn)輸性能，3309 工作面軌道順槽掘進(jìn)工作面并未達(dá)到高效掘進(jìn)的目的。綜合托頂煤、過斷層等復(fù)雜的地質(zhì)條件因素，揭露斷層時(shí)日進(jìn)尺不足4 m，平均日進(jìn)尺6 m，月均進(jìn)尺180 m。

3 安裝梭式礦車后綜掘工作面情況

3.1 梭式礦車的性能

SSD25 型梭式礦車可實(shí)現(xiàn)裝料、儲(chǔ)存、出碴工作的流水連續(xù)作業(yè)，頂端和側(cè)向均可卸料，安設(shè)在順槽皮帶和強(qiáng)力皮帶之間，外路運(yùn)輸系統(tǒng)正常時(shí)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸。在煤倉滿倉、煤矸分運(yùn)或外路系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，梭式礦車可作為儲(chǔ)矸倉臨時(shí)性儲(chǔ)存煤矸，保障掘進(jìn)工作面掘進(jìn)的連續(xù)性，從而提高了綜掘工作面掘進(jìn)工效。梭式礦車性能參數(shù)見表1。

表1 梭式礦車性能參數(shù)表

3.2 梭式礦車的主體結(jié)構(gòu)

1）梭式礦車的主體結(jié)構(gòu)主要包含牽引桿、刮板傳動(dòng)裝置、車廂、轉(zhuǎn)向架、電氣控制系統(tǒng)等五大部件。

2）刮板傳動(dòng)裝置由雙驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、高速級(jí)鏈傳動(dòng)、行星減速器、低速級(jí)雙排鏈傳動(dòng)等部件組成，其中高速級(jí)鏈傳動(dòng)比i1=51/16=3.187 5，低速級(jí)鏈傳動(dòng)比i2=37/13=2.846 2，總傳動(dòng)比i=277.88。

3）所使用的梭車車廂，為便于安裝運(yùn)輸，分為前、中、后三段，在每段車廂的上口邊沿處焊制鏈接四個(gè)專用起吊的圓環(huán)。同時(shí)，在運(yùn)輸或起吊安裝時(shí)為防止車廂因受側(cè)向壓力而變形，需在車廂中部安設(shè)撐桿。

通常情況下，大型設(shè)備設(shè)施需在搭接位置處直接安裝，為減少對(duì)掘進(jìn)提效活動(dòng)和生產(chǎn)組織的影響，先在3309 工作面軌道順槽皮帶機(jī)頭一側(cè)進(jìn)行整體組裝，試機(jī)運(yùn)行正常后再吊移至搭接區(qū)段，一定程度上實(shí)現(xiàn)組裝與生產(chǎn)平行作業(yè)。

3.2.1 安裝前準(zhǔn)備工作

1）在安裝位置巷道頂板或幫部成對(duì)施工起吊錨桿，起吊錨桿深入圍巖的深度不得小于1600 mm，每根錨桿的拉拔力不得小于100 kN。

2）在安裝地點(diǎn)設(shè)置至少兩組防爆照明，確保作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有充足的照明。

3）準(zhǔn)備8 t 卸扣4 個(gè)，10 t 和5 t 手拉葫蘆各1個(gè)，Φ18 mm×64 mm 圓環(huán)鏈若干，卸扣及連接環(huán)使用10.9 級(jí)高強(qiáng)螺栓連接。起吊錨桿必須成對(duì)打設(shè)，使用雙錨桿、掛雙索具進(jìn)行起吊作業(yè)，起吊作業(yè)時(shí)必須使用雙螺母。

4）組裝試機(jī)正常后，再將3309 工作面軌道順槽帶式輸送機(jī)和三采區(qū)膠帶下山強(qiáng)力帶式輸送機(jī)帶空后停電閉鎖并掛牌管理，為挪移帶式輸送機(jī)機(jī)頭和搭接安裝做好準(zhǔn)備工作。

3.2.2 梭式礦車安裝方法

1）根據(jù)搭接位置在車廂底部擺放枕木，并將前后車廂墊平、調(diào)正、校直，找正后用配套螺栓將連接板與前、后車廂對(duì)孔連接。使用10 t 手拉葫蘆將梭車主體吊起，通過Φ18 mm×64 mm 圓環(huán)鏈和卸扣將梭車主體機(jī)構(gòu)吊裝在已施工的起吊錨桿上，再用5 t 手拉葫蘆對(duì)梭車主體機(jī)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)。

2）使用圓環(huán)鏈和卸扣將前后車廂組裝、鎖緊和固定牢靠后，將轉(zhuǎn)向架以及橫梁架一并吊移至車體下方，按照限位孔與車體對(duì)接緊密牢固。

3）組裝刮板輸送機(jī)運(yùn)輸鏈條和刮板時(shí)，需將兩側(cè)鏈條按間距擺成兩列，鏈條孔孔相對(duì)，刮板底面向上兩端卡入鏈條圓孔之中，以鏈的形式放置在箱體前端的鏈板處，刮板鏈通過鋼絲繩伸向車廂另一端，使用氣動(dòng)單軌吊機(jī)車牽引鋼絲繩，在托鏈板內(nèi)隨牽引隨安裝刮板。

4）各類部件組裝完畢后試機(jī)運(yùn)行，之后在搭接處后移帶式輸送機(jī)機(jī)頭，找準(zhǔn)3309 工作面軌道順槽皮帶中心線和垂直線，使用氣動(dòng)單軌吊機(jī)車同10 t 手拉葫蘆配合，將梭式礦車側(cè)向挪移至搭接處，按中心線和垂直線調(diào)正、校直，固定牢固，確保梭車主體機(jī)構(gòu)與3309 工作面軌道順槽帶式輸送機(jī)保持一條直線不跑偏，同時(shí)控制梭車卸載滾筒與三采區(qū)膠帶下山皮帶的卸載距離為0.5～1 m。

3.2.3 梭式礦車的使用

1）先啟動(dòng)梭式礦車再逐級(jí)啟動(dòng)帶式輸送機(jī)和掘進(jìn)機(jī)，開機(jī)前先對(duì)梭式礦車整體狀況進(jìn)行檢查，確定各部件牢固可靠后方可開機(jī)。

2）掘進(jìn)工作面為矸石時(shí)，為避免對(duì)梭式礦車造成過大沖擊，需在順槽與梭式礦車搭接處設(shè)置緩沖導(dǎo)料槽。

3）運(yùn)行期間不斷觀察刮板鏈運(yùn)行情況，出現(xiàn)脫扣、斜扣現(xiàn)象時(shí)要立即停止順槽皮帶運(yùn)行，梭車礦車內(nèi)煤矸排凈后停機(jī)進(jìn)行處理。

4）使用結(jié)束停機(jī)閉鎖后，對(duì)刮板鏈進(jìn)行徹底清理，以防矸石黏結(jié)堵塞刮板行進(jìn)通道。

3.2.4 應(yīng)用效果分析

1）梭式礦車使用地錨固定，整體車箱無縱向移動(dòng)，依靠車箱內(nèi)部刮板輸送機(jī)向機(jī)頭輸送、緩存矸石，即利用梭式礦車作緩沖倉，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面煤矸分時(shí)分運(yùn)及煤流主運(yùn)輸中斷后，最大程度減少對(duì)綜掘工作面正常工作影響。

2）傳統(tǒng)的掘進(jìn)工作面出煤矸和煤流系統(tǒng)運(yùn)輸方式，不具備煤矸儲(chǔ)存功能，掘進(jìn)期間因皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)出現(xiàn)問題和揭露地質(zhì)構(gòu)造帶而煤矸分運(yùn)，掘進(jìn)工作面煤矸無法外運(yùn)，月均影響7 個(gè)掘進(jìn)班次，安裝梭式礦車后可有效緩存掘進(jìn)工作面煤矸，將皮帶系統(tǒng)故障影響和過地質(zhì)構(gòu)造帶影響降為最低，月均增加進(jìn)尺18 m。

3）相較于相鄰工作面，通過施工臨時(shí)儲(chǔ)矸倉解決工作面煤矸緩存的問題，施工臨時(shí)儲(chǔ)矸倉安裝耙裝機(jī)工程量大，平均用時(shí)11 個(gè)班次，增加無效巷道工程，而安裝梭式礦車只需要影響掘進(jìn)3 個(gè)班次，可節(jié)約工時(shí)8 個(gè)班次。因此無論是從工序精簡(jiǎn)高效還是經(jīng)濟(jì)效益等方面考慮，安裝梭式礦車搭接實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存和連續(xù)出煤矸是最為可行的措施。

4）梭式礦車具有環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外運(yùn)煤矸效率高、容積大、操作簡(jiǎn)便及工人勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)勢(shì)，可有效解決因間斷運(yùn)輸困難而影響掘進(jìn)提效的難題。梭式礦車車廂內(nèi)裝有刮板運(yùn)輸機(jī)，可自動(dòng)裝卸煤矸，帶式輸送機(jī)可持續(xù)向梭式礦車車廂內(nèi)裝載煤矸，底部的刮板運(yùn)輸機(jī)再將煤矸帶出梭式礦車，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸矸。相較于多部皮帶搭接對(duì)工種的需求而言，通過安裝梭式礦車每班可減少2 名工種人員，人工工效提高10%以上，同時(shí)可以儲(chǔ)存矸石緩解運(yùn)輸壓力，有效解決煤流系統(tǒng)連續(xù)出煤的難題，從而提高了掘進(jìn)效率。

4 安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

4.1 辨識(shí)評(píng)估

1）由業(yè)務(wù)部門采用直接經(jīng)驗(yàn)分析法和作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法相結(jié)合的模式組織安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和評(píng)估，梭式礦車應(yīng)用安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)重點(diǎn)是對(duì)人員培訓(xùn)、安全措施、應(yīng)用環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)操作等方面開展辨識(shí)評(píng)估，共辨識(shí)出安全風(fēng)險(xiǎn)三大類11 小項(xiàng)，梭式礦車應(yīng)用期間無較大風(fēng)險(xiǎn)和重大風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)辨識(shí)評(píng)估，搭接梭式礦車應(yīng)用時(shí)存在安全風(fēng)險(xiǎn)11 項(xiàng)，其中運(yùn)輸類安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)1項(xiàng)；機(jī)電（觸電）類風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為一般風(fēng)險(xiǎn)1 項(xiàng)，低風(fēng)險(xiǎn)2 項(xiàng)；機(jī)電（機(jī)械傷害）類低風(fēng)險(xiǎn)4 項(xiàng)，一般風(fēng)險(xiǎn)3 項(xiàng)。

2）采用作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析法，風(fēng)險(xiǎn)分析包含三個(gè)評(píng)價(jià)因素：事故發(fā)生的可能性L、事故產(chǎn)生的后果C和暴露危險(xiǎn)條件的頻繁程度E。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用公式D=L×E×C來計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)大小。對(duì)事故發(fā)生的可能性L、人體暴露在危險(xiǎn)環(huán)境中的頻繁程度E、一旦發(fā)生事故會(huì)造成的損失后果C分別分為若干等級(jí)，并賦予相應(yīng)分值。風(fēng)險(xiǎn)程度D為三者的乘積，D≥320 時(shí)為重大風(fēng)險(xiǎn)，160 ≤D＜320 時(shí)為較大風(fēng)險(xiǎn)，70 ≤D＜160 時(shí)為一般風(fēng)險(xiǎn)，D＜70時(shí)為低風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)梭式礦車應(yīng)用的特定作業(yè)條件，恰當(dāng)選取L、E、C的值，根據(jù)相乘后的積確定風(fēng)險(xiǎn)程度D的級(jí)別。安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果見表2。

表2 梭式礦車應(yīng)用安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估清單

4.2 管控措施

針對(duì)辨識(shí)評(píng)估出的11 項(xiàng)安全風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合培訓(xùn)方面、措施制定方面、現(xiàn)場(chǎng)管理方面、動(dòng)態(tài)操作方面的實(shí)際情況制定了針對(duì)性管控措施。

1）設(shè)備運(yùn)輸前必須封車?yán)喂蹋扇『梅雷o(hù)措施，防止設(shè)備掉落和設(shè)備損壞。施工人員必須持證上崗，嚴(yán)禁非電氣設(shè)備操作人員操作電氣設(shè)備。

2）施工期間，搭接電源必須執(zhí)行好停電、驗(yàn)電、放電、下接地、掛牌制度。

3）電源搭接時(shí)，必須執(zhí)行好旁站制度。提前對(duì)梭式礦車操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，考試合格后，嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行操作。

4）梭式礦車在現(xiàn)場(chǎng)組裝期間，要認(rèn)真檢查好起吊點(diǎn)牢固情況或起吊用具完好情況，人員站位必須保證安全，確認(rèn)一切安全后，方可進(jìn)行起吊作業(yè)。

5）梭式礦車轉(zhuǎn)動(dòng)部位必須采取防護(hù)措施，防止轉(zhuǎn)動(dòng)部位傷人的風(fēng)險(xiǎn)。梭式礦車底座必須使用地錨固定牢固，每節(jié)車箱使用不少于2 根地錨固定。

6）梭式礦車在開機(jī)前，操作人員必須提前預(yù)警，進(jìn)行安全確認(rèn)，確認(rèn)安全后再開機(jī)。梭式礦車在運(yùn)行前，對(duì)系統(tǒng)管線全面檢查，執(zhí)行好檢修制度。

5 結(jié)語

汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司通過在綜掘工作面煤矸外運(yùn)系統(tǒng)中安設(shè)梭式礦車，在后路運(yùn)輸系統(tǒng)出現(xiàn)故障、煤倉滿倉或者煤矸分運(yùn)無法保障掘進(jìn)工作面外運(yùn)煤矸時(shí)，梭式礦車可以發(fā)揮儲(chǔ)存功能，能夠滿足巷道掘進(jìn)與煤矸外運(yùn)量緩存的要求，形成連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了綜掘工作面截割破煤矸與裝載運(yùn)輸不間斷的施工目標(biāo)，保障了綜掘工作面的正規(guī)循環(huán)率，有效緩解了生產(chǎn)組織和煤矸運(yùn)輸?shù)膲毫ΓM(jìn)而提高了綜掘工作面單進(jìn)水平，日進(jìn)尺由原來的6 m增加到8 m，過地質(zhì)構(gòu)造帶期間日進(jìn)尺由4 m 提高到6 m，掘進(jìn)工效提高25%，為復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)工作面提高掘進(jìn)工效提供了創(chuàng)新性的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。