掘進(jìn)機(jī)高效掘進(jìn)技術(shù)與管理

趙春雷

（太原東山煤礦有限責(zé)任公司，山西 太原 030043）

掘進(jìn)機(jī)高效掘進(jìn)技術(shù)與管理

趙春雷

（太原東山煤礦有限責(zé)任公司，山西 太原 030043）

介紹煤礦巷道高效掘進(jìn)與管理的技術(shù)，針對(duì)煤（半煤巖）類(lèi)型的巷道掘進(jìn)技術(shù)及組織管理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，指出了煤礦巷道高效掘進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵所在。

煤礦巷道；掘進(jìn)機(jī)；高效掘進(jìn)；管理

隨著安全高效采煤機(jī)械在我國(guó)煤礦生產(chǎn)中的使用，同時(shí)錨桿、錨噴、錨桿網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的研究與完善，更有利于煤巷的大量開(kāi)掘，為使用機(jī)械化、自動(dòng)化程度更高的采掘設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。高可靠性、大功率以及自動(dòng)化程度不斷提高的采煤設(shè)備已經(jīng)可以使一個(gè)采煤工作面單產(chǎn)高達(dá)510～810 Mt/a，采煤工作面的年推進(jìn)長(zhǎng)度也已經(jīng)超過(guò)了3 000 m，這就意味著需要更快的煤層巷道掘進(jìn)設(shè)備的使用。因此，煤巷快速掘進(jìn)成為安全高效礦井生產(chǎn)的重要組成部分。由于安全高效長(zhǎng)壁工作面的推進(jìn)速度很快，為使巷道掘進(jìn)不影響長(zhǎng)壁后退式工作面的回采速度，很多掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于安全高效礦井的煤巷掘進(jìn)。但目前綜掘的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于綜采。在采用綜掘機(jī)高效掘進(jìn)的同時(shí)，支護(hù)技術(shù)及材料的快速發(fā)展也是保證安全高效掘進(jìn)的重要因素，如何使得掘進(jìn)與支護(hù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)以及如何有效地協(xié)調(diào)組織起來(lái)，是礦井需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的問(wèn)題。

1 煤礦巷道綜合機(jī)械化高效掘進(jìn)技術(shù)

在目前，全國(guó)煤礦掘進(jìn)巷道中大量的是煤巷，大約占礦井總掘進(jìn)量的70%以上，在巷道掘進(jìn)過(guò)程中所選用的設(shè)備主要采用的是適用于巖石普氏系數(shù)f=4的煤巷綜合掘進(jìn)機(jī)。當(dāng)前，我國(guó)大部分礦井煤巷掘進(jìn)所采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備主要由懸臂式掘機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮帶式輸送機(jī)、單體錨桿機(jī)、通風(fēng)除塵設(shè)備及供電系統(tǒng)等設(shè)備組成。其中，懸臂式掘機(jī)是綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，在實(shí)踐中如何高效地使用綜掘機(jī)對(duì)于礦井是否能夠提高掘進(jìn)工效和掘進(jìn)進(jìn)尺發(fā)揮著非常重要的作用。在綜掘機(jī)的具體實(shí)踐使用中，如何最大限度地保證和提高綜掘機(jī)的開(kāi)機(jī)率是提高巷道掘進(jìn)單進(jìn)水平的關(guān)鍵，因此，要想發(fā)揮綜掘機(jī)掘進(jìn)的巨大優(yōu)勢(shì)和作用，必須要高度重視綜掘機(jī)的機(jī)械化作業(yè)線的綜合配套問(wèn)題，必須采用先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)及支護(hù)材料對(duì)巷道進(jìn)行有效支護(hù)，必須加強(qiáng)對(duì)班組的組織管理，只有這樣才能保證采用綜掘機(jī)后有效地掘進(jìn)巷道掘進(jìn)的單進(jìn)水平。

1.1 掘進(jìn)機(jī)煤巷（半煤巖）切割順序

掘進(jìn)機(jī)在具體掘進(jìn)過(guò)程中根據(jù)工作面煤層中含夾矸的實(shí)際情況，截割頭切入工作面煤或巖石一定的深度（截深），然后橫掃截割。即停止機(jī)器移動(dòng)，鏟板和后支撐緊貼底板，以S割煤程序進(jìn)行割煤，擺動(dòng)懸臂切割出整個(gè)巷道斷面。截割破落的煤巖落到鏟板上，經(jīng)刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和可伸縮皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至主運(yùn)輸系統(tǒng)。清底并退出一定距離，進(jìn)行巷道支護(hù)，這樣便完成了掘進(jìn)機(jī)的一個(gè)完整的作業(yè)循環(huán)。遇地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，按先軟后硬的原則進(jìn)行割煤，即先割煤，后割?yuàn)A矸（斷層），當(dāng)巖石硬度系數(shù)大于掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)，可采用爆破預(yù)裂配合綜掘機(jī)聯(lián)動(dòng)作業(yè)采用爆破施工。施工時(shí)嚴(yán)格按截割程序割煤，進(jìn)刀深度一般推薦為截割頭直徑的2/3，2刀為一個(gè)循環(huán)，截割頭在巷道輪廓形成后最后沿巷道周邊截割修整斷面，在截割過(guò)程中嚴(yán)禁割爛頂板，要盡量保證頂板的完整性和穩(wěn)定性。在具體的截割過(guò)程中，截割頭的切割厚度取決于煤巖，以牽引油缸回路盡量不溢流、截割電機(jī)接近滿載、機(jī)器不產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)及落煤效率最高為原則。

掘進(jìn)機(jī)進(jìn)刀圖見(jiàn)圖1。

圖1 掘進(jìn)機(jī)進(jìn)刀圖

1.2 掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎技術(shù)

在掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎施工前，將掘進(jìn)機(jī)機(jī)身和轉(zhuǎn)載皮帶斷開(kāi)，利用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。轉(zhuǎn)彎時(shí)首先利用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行擴(kuò)幫，擴(kuò)幫要保證巷道開(kāi)口范圍在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，每擴(kuò)幫夠一排支護(hù)距離時(shí)，停止掘進(jìn)機(jī)作業(yè)，及時(shí)進(jìn)行錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)，支護(hù)完好后方可進(jìn)行下一次擴(kuò)幫作業(yè)，當(dāng)擴(kuò)幫至掘進(jìn)機(jī)割煤極限位置時(shí)，停止掘進(jìn)機(jī)作業(yè)，將順槽的皮帶退縮至開(kāi)口位置以外20 m地方，并在順槽內(nèi)鋪設(shè)溜子，將掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)載皮帶拆除，然后掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎割煤作業(yè)，由巷道開(kāi)口處的中間位置進(jìn)入巷道，在掘進(jìn)機(jī)完全進(jìn)入巷道施工之前，出煤采用掘進(jìn)機(jī)割煤、裝煤與人工大鐵鍬配合溜子裝運(yùn)煤，在掘進(jìn)機(jī)割煤、裝煤過(guò)程中，溜子正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)完全進(jìn)入巷道10 m后，將順槽的溜子拆除，將皮帶延伸至巷道位置，并在巷道內(nèi)進(jìn)行溜子鋪設(shè)，隨著巷道的掘進(jìn)，逐步進(jìn)行延伸溜子，當(dāng)巷道掘進(jìn)至25 m后，安設(shè)掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載皮帶，進(jìn)行綜掘正常作業(yè)，巷道每掘進(jìn)9 m在巷道內(nèi)集中進(jìn)行一次溜子的對(duì)接鋪設(shè)工作，在巷道內(nèi)形成綜掘系統(tǒng)。

1.3 裝備標(biāo)準(zhǔn)化綜掘作業(yè)線

東山煤礦從2005年開(kāi)始裝備掘進(jìn)機(jī)，到2008年形成3套標(biāo)準(zhǔn)化綜掘作業(yè)線。掘進(jìn)時(shí)采用EBZ135型掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行割煤、落煤、自行裝煤，通過(guò)機(jī)載橋式轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載到膠帶輸送機(jī)上；采用MQT-130型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)鉆眼進(jìn)行支護(hù)；調(diào)度絞車(chē)+礦車(chē)輔助運(yùn)料；人工清理浮煤淤泥等全部工序，由此形成整條標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)線。順槽采用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)配合SJ一8O（150）型膠帶輸送機(jī)。各種配件在數(shù)量上除滿足每條作業(yè)線外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況留有一部分備用。

自2005年使用掘進(jìn)機(jī)以來(lái)，2005年?yáng)|山煤礦年掘進(jìn)進(jìn)尺為7 823 m，2008年公司掘進(jìn)進(jìn)尺為10 113 m，2006年以來(lái)的3年里平均每年提高763 m，同時(shí)掘進(jìn)隊(duì)組由原來(lái)的5個(gè)減少為3個(gè)，從這一組數(shù)據(jù)看出，走掘進(jìn)機(jī)械化發(fā)展之路是解決礦井高產(chǎn)高效的關(guān)鍵問(wèn)題。而且，2010年1月份創(chuàng)出大斷面掘進(jìn)月進(jìn)尺350 m的高水平，緩解了礦井工作面銜接緊張的壓力，為礦井完成全年生產(chǎn)任務(wù)及明年的采掘接替奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。EBZ135掘進(jìn)機(jī)技術(shù)參數(shù)如下：

型號(hào)：EBZ135掘進(jìn)機(jī)；截割煤巖強(qiáng)度/MPa：≤70；行走電機(jī)功率/kW：17 kW/臺(tái)；行走速度/m·s：0～6.6；刮板電機(jī)功率/kW：10 kW/臺(tái)；刮板鏈速度/m·min：61；裝機(jī)總功率/kW：258 kW；電壓，v：AC1 140/660 V；整機(jī)重量，t：38.8；總長(zhǎng)/m：8.92；總寬 /m：2.8；總高/m：1.48；爬坡能力：±18°；臥底深度 /m：0.2；高度 /m：4.0；寬度 /m：5.1；面積 /m2：20；結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 2。

圖2 結(jié)構(gòu)圖

1.4 錨桿（索）支護(hù)工藝

1.4.1 先進(jìn)臨時(shí)支護(hù)的使用

在巷道掘進(jìn)與支護(hù)作業(yè)中，臨時(shí)支護(hù)的使用是否適合頂板的條件對(duì)支護(hù)工藝起很大的作用，會(huì)對(duì)掘進(jìn)進(jìn)度有一定的影響。在傳統(tǒng)的巷道掘進(jìn)中采用前探梁臨時(shí)超前支護(hù)對(duì)空頂區(qū)域進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，在這樣的臨時(shí)支護(hù)下，一方面臨時(shí)支護(hù)對(duì)巷道頂板的穩(wěn)定性沒(méi)有起到主動(dòng)支撐的作用，安全可靠性差；另一方面臨時(shí)支護(hù)與頂板為點(diǎn)接觸，對(duì)工作面的空頂區(qū)域沒(méi)有形成大面積的有效保護(hù)，遇有頂板穩(wěn)定性差時(shí)不容易起作用。臨時(shí)支護(hù)的前移主要靠人工進(jìn)行作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，一定程度上相對(duì)降低了掘進(jìn)作業(yè)時(shí)間。

隨著科技及煤礦設(shè)備的發(fā)展，現(xiàn)在有些礦井將正使用的臨時(shí)前探梁逐步改為新型的機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)機(jī)，由原來(lái)對(duì)巷道頂板的被動(dòng)支護(hù)改為有效主動(dòng)支護(hù)，很大程度上維持了巷道頂板的穩(wěn)定性與完整性，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了使用臨時(shí)支護(hù)的占用時(shí)間，提高了安全性及綜掘機(jī)的開(kāi)機(jī)率，一定程度上對(duì)提高單進(jìn)起到了促進(jìn)作用。

1.4.2 先進(jìn)錨桿（索）支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

在煤礦巷道掘進(jìn)過(guò)程中錨桿（索）的支護(hù)速度，取決于支護(hù)工藝、材料和設(shè)備。在支護(hù)工藝上應(yīng)大量推廣錨桿（索）支護(hù)技術(shù)，采用科學(xué)合理先進(jìn)的支護(hù)工藝及材料，在保證安全的前提下，降低支護(hù)密度，減少工作強(qiáng)度，做到支護(hù)工藝、材料與設(shè)備的相互融合，從而提高支護(hù)速度和巷道掘進(jìn)速度，解決采掘接替緊張的局面。東山煤礦在15號(hào)煤層綜放面的首次掘進(jìn)中，采用以錨索支護(hù)為主，錨桿支護(hù)為輔的支護(hù)形式，巷道斷面為4×2.6 m，錨索排距0.8 m，每排5根錨索（錨索長(zhǎng)度為6 m），平均每根錨索鉆孔兼上錨索攪拌共用時(shí)30min；每排3根錨桿（錨桿長(zhǎng)度為2.4m），間距0.8 m，平均每根錨桿鉆孔兼上錨桿攪拌共用時(shí)3 min；從現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的支護(hù)用時(shí)看，支護(hù)時(shí)間約占總作業(yè)時(shí)間的70%，在整個(gè)班組掘進(jìn)期間，支護(hù)時(shí)間太長(zhǎng)，導(dǎo)致綜掘機(jī)開(kāi)機(jī)率不高，平均每月掘進(jìn)進(jìn)尺為120 m，直接影響了掘進(jìn)進(jìn)度和采掘接替。

2 綜合機(jī)械化高效掘進(jìn)管理

2.1 現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)組織管理

（1）科學(xué)合理地分配人力資源，合理組織生產(chǎn)，嚴(yán)格實(shí)施“班進(jìn)尺、日計(jì)劃、周考核”進(jìn)尺目標(biāo)管理制度，積極改革施工工藝。東煤公司設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)150萬(wàn)t，全礦現(xiàn)有3個(gè)綜掘隊(duì)和2個(gè)綜采隊(duì)。隨著綜采產(chǎn)量增加，年度掘進(jìn)巷道的消耗加大，全礦堅(jiān)持“采掘并舉，掘進(jìn)先行”的方針，在3年時(shí)間共購(gòu)進(jìn)掘進(jìn)機(jī)6臺(tái)，投入生產(chǎn)5臺(tái)，綜掘隊(duì)依靠科技進(jìn)步，強(qiáng)化管理，嚴(yán)格實(shí)施進(jìn)尺目標(biāo)管理制度，綜掘進(jìn)尺年全年任務(wù)順利完成，為保障采掘接替打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）加強(qiáng)施工組織管理，落實(shí)各項(xiàng)責(zé)任制，加強(qiáng)施工質(zhì)量驗(yàn)收，避免出現(xiàn)返工現(xiàn)象，合理安排各個(gè)工序之間的工作，做到人員定崗、定責(zé)，確保施工環(huán)節(jié)的連續(xù)性。

（3）堅(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，確保每班按質(zhì)按量完成本班任務(wù)，不給下一班遺留問(wèn)題，使得下一班不用受到上一班遺留問(wèn)題的影響而影響本班的正常作業(yè)，避免了當(dāng)班窩工現(xiàn)象的發(fā)生，確保開(kāi)機(jī)率的正常。

2.2 強(qiáng)化設(shè)備管理

（1）在機(jī)電管理上推行專(zhuān)人包機(jī)責(zé)任制。每班必須保證有專(zhuān)人進(jìn)行檢修維護(hù)，各機(jī)組司機(jī)及相關(guān)工序的操作人員必須配合維修人員對(duì)設(shè)備的檢修維護(hù)，有異?，F(xiàn)象及時(shí)進(jìn)行處理，嚴(yán)禁設(shè)備帶故障運(yùn)行,避免機(jī)電設(shè)備事故的擴(kuò)大化；建立機(jī)電設(shè)備的定期檢修維護(hù)制度，檢修過(guò)程中不得敷衍了事，確保在用的各種設(shè)備處于完好狀態(tài)，減少因設(shè)備事故的影響導(dǎo)致不能正常掘進(jìn)，使綜掘設(shè)備的管理正規(guī)化。

（2）建立完善的掘進(jìn)機(jī)日常管理制度。掘進(jìn)機(jī)司機(jī)及其他機(jī)電設(shè)備的操作工和跟班維修工在當(dāng)班生產(chǎn)任務(wù)結(jié)束升井后,要認(rèn)真填寫(xiě)當(dāng)班機(jī)電設(shè)備運(yùn)行記錄，并將當(dāng)班機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況向下一班相關(guān)人員交待清楚，有問(wèn)題及時(shí)處理，在掘進(jìn)中嚴(yán)禁機(jī)電設(shè)備帶病運(yùn)行，確保機(jī)組及機(jī)電設(shè)備的開(kāi)機(jī)率，保證不因設(shè)備故障而運(yùn)行正常施工。

Mechanical Boring Machine Highly Effective Tunneling Technology and Management

Zhao Chunlei

The article introduced that the coal mine tunnel highly effective tunneling and the management technology，(halfcoal crag)the type drift driving technology and the organization managed in viewof the coal has carried on the detailed introduction，had pointed out the coal mine tunnel highlyeffective tunnelingtechnology’s key.

coal mine tunnel;mechanical boringmachine;highlyeffective tunneling;manages

TD421.5

A

1000-8136(2011)05-0127-02