復(fù)雜地質(zhì)條件下綜掘施工工藝研究及應(yīng)用

武志俊 翟佳道 馮國(guó)海

（淮北礦業(yè)集團(tuán)公司桃園煤礦 安徽 宿州 234116）

0 引言

桃園煤礦綜掘二區(qū)施工的1003機(jī)、風(fēng)巷地質(zhì)條件復(fù)雜，頻繁遭遇褶曲構(gòu)造，在掘進(jìn)中最大上山坡度達(dá)22°，下山坡度達(dá)到23°，而綜掘機(jī)一般適用于16°以下的巷道上、下山掘進(jìn)。以往遇到此類情況，一般都是甩掉綜掘機(jī)使用炮掘。由于接替較緊張，所以對(duì)大坡度綜掘施工工藝的研究及應(yīng)用對(duì)提高進(jìn)尺和保證安全就顯得極為重要。

1 工作面概況

1003工作面是一水平零采區(qū)左翼第二個(gè)工作面，該工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)580m,傾斜長(zhǎng)135m，煤厚0.6～4.7m，平均為3.27m，局部含有一層平均厚度0.2m的泥巖夾矸，煤層傾角10～27°，平均為 22°。

機(jī)、風(fēng)巷在掘進(jìn)過程中，由于受地質(zhì)條件變化影響，最大上山坡度達(dá)22°，長(zhǎng)度112m，最大下山坡度達(dá)到23°，長(zhǎng)度40m。

1003風(fēng)巷采用U型棚支護(hù)，凈高2.93m，凈寬3.65m，采用EBZ-132TY型綜掘機(jī)掘進(jìn)；1003機(jī)巷采用工字鋼棚支護(hù)，凈高2.8m，凈寬3.5m，采用EBZ-160TY型綜掘機(jī)掘進(jìn)。

2 施工時(shí)存在的問題

2.1 掘進(jìn)時(shí)局部坡度超出了綜掘機(jī)的適用坡度，不但造成綜掘機(jī)行走困難，而且綜掘機(jī)還會(huì)因自身重力的分力產(chǎn)生下滑現(xiàn)象。

2.2 巷道坡度的增大，綜掘機(jī)在截割時(shí)，由于后支撐伸縮量小、起不到完全支撐作用，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，造成無法截割。

2.3 不能順利的完成延伸皮帶等相關(guān)工作。

2.4 存在安全問題。綜掘機(jī)因自身重力的分力產(chǎn)生下滑現(xiàn)象明顯，容易造成放大滑事故。

2.5 容易造成綜掘機(jī)本身的損傷。

3 原因分析

大坡度施工條件下，掘進(jìn)機(jī)容易下滑，爬不上去，其原因主要是行走力不夠，具體體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：

3.1 綜掘機(jī)履帶直接走在浮煤上時(shí)，因?yàn)楦∶狠^碎而且較光滑，履帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)往往浮煤被帶起，導(dǎo)致履帶和底板之間的摩擦力變小，不能滿足綜掘機(jī)行走和固定的需要。

3.2 在巷道坡度較大時(shí)，綜掘機(jī)傾斜度角度就較大，這樣，綜掘機(jī)自身重力向下的分力也就較大，而這個(gè)分力是導(dǎo)致綜掘機(jī)下滑的一個(gè)重要因素，所以，解決綜掘機(jī)自身的傾斜度是解決綜掘機(jī)大坡度上山的又一個(gè)關(guān)鍵問題。

3.3 皮帶機(jī)尾直接臥在地板上，向前拉動(dòng)時(shí)摩擦力較大，大傾角時(shí)，自身同樣存在下滑力，且拉動(dòng)時(shí)皮帶的張力也很大。大傾角下，綜掘機(jī)本身行走已經(jīng)很困難，無法再克服阻力拉動(dòng)皮帶機(jī)尾。

以上三個(gè)問題得到解決后，綜掘機(jī)大坡度掘進(jìn)的難題就解決了。

4 解決措施

在進(jìn)行了原因分析之后，在有關(guān)科室的技術(shù)指導(dǎo)下進(jìn)行了技術(shù)方面的分析與論證，具體分析情況如下：

4.1 針對(duì)大坡度上山時(shí)履帶和底板之間摩擦力較小和綜掘機(jī)傾斜度角度較大的現(xiàn)象，采用在綜掘機(jī)履帶后部和后支撐下面的底煤上墊半圓木，人工制造臺(tái)階的方法來解決。這樣既增加了底板的摩擦力，又減小了綜掘機(jī)向下的分力（增加了綜掘機(jī)后面的高度，減小了綜掘機(jī)的傾斜度）。

下山施工時(shí)在綜掘機(jī)履帶前部下面的底煤上墊半圓木。

4.2 合理的調(diào)節(jié)和分配行走部液壓。綜掘機(jī)行走部和刮板機(jī)共用一個(gè)液壓泵。在適當(dāng)?shù)奶嵘傒敵鰤毫Φ那疤嵯?，關(guān)閉刮板機(jī)，將全部壓力分配到行走部，從內(nèi)部提升行走的動(dòng)力。

4.3 上山施工時(shí)將皮帶機(jī)尾架和皮帶分開延伸。延伸時(shí)，先在綜掘機(jī)下墊好半圓木，再延伸皮帶，待皮帶拉松散之后，向前拉動(dòng)皮帶機(jī)尾架，拉至預(yù)定位置后，張緊皮帶，完成一次延伸。

4.4 采用輔助設(shè)備牽引。在綜掘機(jī)后安裝一部大功率回柱絞車，利用大噸位回頭滑子或直接掛在綜掘機(jī)身上，提供額外的牽引力。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在1003機(jī)、風(fēng)巷施工期間，針對(duì)最大坡度23°的上、下山情況，通過和有關(guān)科室領(lǐng)導(dǎo)相結(jié)合，采用留底煤和用半圓木墊在底板上的方法進(jìn)行施工。具體做法如下：

掘進(jìn)機(jī)在爬坡過程中前后高差大，打上支撐也很難克服邊行走邊割煤下滑，所以割煤前先調(diào)節(jié)好液壓，然后升起支撐，在浮煤上墊半圓松木使掘進(jìn)機(jī)爬行。同時(shí)開啟絞車，進(jìn)行牽引。這樣不但減小了自身的傾斜度和確保了綜掘機(jī)割煤時(shí)的穩(wěn)定性還增大了摩擦力，隨走隨墊木頭向前延伸皮帶，延伸完畢后進(jìn)行割煤。割煤后退機(jī)，迎頭進(jìn)行幫、頂?shù)闹ёo(hù)，后面人工清理浮煤，這樣多工序同時(shí)作業(yè)，節(jié)省了作業(yè)時(shí)間，再按此方法向前爬行進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)工作。

這種方法在1003工作面的掘進(jìn)中，克服了掘進(jìn)機(jī)本身存在的缺陷，解決了大傾角上、下山掘進(jìn)工程中的難題。跟炮掘相比，不但減少了搬運(yùn)、安裝、拆除設(shè)備（鏈板機(jī)）的工時(shí)，還大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，并且質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良品，既保證了安全又保證了采煤面的接替。

6 缺陷及建議

雖然使用半圓木臺(tái)階法施工解決了大傾角綜掘施工的難題，但是實(shí)際操作中，仍然存在很多問題。集中體現(xiàn)在：

6.1 材料大量消耗。制造臺(tái)階用的半圓松木大量使用，且不可復(fù)用，同時(shí)廢棄的半圓木給以后訂道造成障礙。

6.2 增加了施工工序，提高了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了勞動(dòng)效率。每班必須轉(zhuǎn)運(yùn)一車半圓木用來制造臺(tái)階，不但增加了運(yùn)輸系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，還容易造成安全隱患。搭設(shè)臺(tái)階也提高了循環(huán)所需工時(shí)，降低了單進(jìn)效率。

6.3 容易損壞綜掘機(jī)配件。調(diào)節(jié)壓力后，局部液壓已經(jīng)超出了油管的承受極限，現(xiàn)場(chǎng)施工中，大量油管密封圈損壞。

由于爬坡困難的原因主要體現(xiàn)在行走力的問題上，而臺(tái)階法施工主要在于解決外部環(huán)境條件，所以以提升行走力為研究方向，借鑒其他礦井的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)解決綜掘機(jī)本身的問題，提出了以下幾種設(shè)想，供大家探討：

（1）改造履帶，適當(dāng)?shù)母淖兟膸Щy類型，增加花紋密度，增加接地面積，這樣就提升了摩擦系數(shù)，提升了摩擦力。

（2）改造液壓系統(tǒng)，增加輔助油缸。這樣提升了綜掘機(jī)的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力，起到了增加行走力的作用。

（3）改進(jìn)前后支撐。適當(dāng)?shù)募娱L(zhǎng)前后支撐和提升支撐壓力可以有效的提高機(jī)體截割時(shí)的穩(wěn)定性。

7 推廣應(yīng)用的前景和意義

通過大坡度綜掘施工工藝在掘進(jìn)工作面的應(yīng)用，取得的效果極為明顯，為煤礦以后的大坡度上、下山巷道的掘進(jìn)提供了可靠的依據(jù)，為提高綜掘單進(jìn)，加快綜機(jī)掘掘進(jìn)進(jìn)尺，保證煤礦正常接替解決了現(xiàn)實(shí)的問題。

［1］朱真才，韓振鐸,等.采掘機(jī)械與液壓傳動(dòng)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2005,2.