煤巷大傾角上山機(jī)掘技術(shù)應(yīng)用

摘要：針對我礦地質(zhì)條件復(fù)雜，掘進(jìn)效率較低，生產(chǎn)接替壓力大的特點(diǎn)，改進(jìn)掘進(jìn)工藝，打破掘進(jìn)機(jī)上山掘進(jìn)最大坡度為16°的限制，在26度上山煤巷掘進(jìn)中成功應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)。對施工工藝、支護(hù)工藝及設(shè)備使用安全做出分析，推廣開來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜條件下安全高效掘進(jìn)。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī) 26度上山煤巷 安全高效掘進(jìn)

1 基本情況介紹

葛泉礦井田地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層賦存不規(guī)則，在工作面順槽的掘進(jìn)中煤層經(jīng)常出現(xiàn)異常，需要大坡度上下山掘進(jìn)。我礦掘進(jìn)時采用EBZ100型掘進(jìn)機(jī)，該型號掘進(jìn)機(jī)屬于懸臂式縱向截割的部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，可用于截割任意斷面形狀的井下巷道。該掘進(jìn)機(jī)適應(yīng)坡度在±16度左右，按照正常工藝掘進(jìn)不能適應(yīng)我礦特殊地質(zhì)條件下掘進(jìn)需求，只能改為炮掘，掘進(jìn)效率較低，工作面圈掘時間較預(yù)期延長，影響工作面正常接替。為解決大坡度上下山掘進(jìn)問題，經(jīng)過長時間的研究及經(jīng)驗(yàn)積累，形成了一整套大坡度上山機(jī)掘工藝經(jīng)驗(yàn)，并在我礦1621工作面成功應(yīng)用。

1621工作面位于葛泉礦南翼二采區(qū)，夾在F7斷層及F4-3斷層之間，東為2#煤露頭，西為鐵路保護(hù)煤柱，南為F4-3斷層，北為F7斷層。掘進(jìn)總工程量1144m，其中1621運(yùn)輸巷473m，1621運(yùn)料巷547m，1621切眼30m，1621探巷85m，絞車窩9m。該工作面總體為單斜，東高西低，煤層傾角最小10度，最大28度，平均19度；根據(jù)該區(qū)域鉆孔資料分析，煤層厚度基本穩(wěn)定，在2.16～4.01m之間，平均煤厚2.8m。1621工作面平均走向長420m，平均傾斜長95m，設(shè)計(jì)儲量15.6萬噸。按月產(chǎn)3.0萬噸，服務(wù)時間為5.2個月。運(yùn)輸巷、運(yùn)料巷設(shè)計(jì)規(guī)格均為4×2.8m，采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)。為保證南翼工作面正常接替，工作面兩巷擬采用掘進(jìn)機(jī)施工。實(shí)際掘進(jìn)中，煤層傾角最大達(dá)到28度，經(jīng)過認(rèn)真研究、探索、實(shí)踐，采用“臺階式掘進(jìn)”技術(shù)，解決掘進(jìn)機(jī)大坡度上山掘進(jìn)問題，并采用一系列措施解決了施工期間掘進(jìn)機(jī)下滑和后路可伸縮80皮帶大坡度情況下的安全延長問題。

2 “臺階式”大坡度上山掘進(jìn)成功歷程

2.1 研究思路 根據(jù)EBZ100掘進(jìn)機(jī)的適用條件及現(xiàn)場實(shí)際施工情況可以知道，上山機(jī)掘時，其適合于上山坡度在16度或小于16度的情況，大于16度，就會出現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)履帶打滑，無法正常爬坡。有時采取后支撐墊方木等方法，但是改變坡度范圍較小，難以適應(yīng)高達(dá)28°坡度的施工要求。所以，將掘進(jìn)機(jī)上山掘進(jìn)坡度定為已知條件，再尋找其他可改變因素，也就是改變巷道坡度。也就是采取措施，使施工現(xiàn)場的坡度由大坡度“變”為16度，像爬“臺階”一樣，使掘進(jìn)機(jī)始終處于16度上山坡度范圍內(nèi)，確保掘進(jìn)機(jī)先站穩(wěn)，履帶不出現(xiàn)下滑，然后實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行正常煤壁截割。按照該項(xiàng)思路進(jìn)行實(shí)際施工驗(yàn)證。

2.2 實(shí)際施工 在思路上感覺可行后，將該掘進(jìn)方案投入到實(shí)際生產(chǎn)中，實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)其他問題。

掘進(jìn)機(jī)能夠爬上大于16度的坡度巷道后，進(jìn)行正常的煤壁截割和出煤。但是，由于臺階長度有限，只能在掘進(jìn)機(jī)履帶爬行范圍內(nèi)，掘進(jìn)機(jī)后路巷道坡度仍較大，掘進(jìn)機(jī)的截割問題解決了，但是迎頭煤層截割高度較大，后路巷道坡度仍較大，橋式皮帶及運(yùn)輸機(jī)都處于大坡度上，掘進(jìn)機(jī)截割時迎頭產(chǎn)生的煤、巖塊會直接翻滾而下，對掘進(jìn)機(jī)鏟板兩側(cè)清煤人員的安全產(chǎn)生威脅，刮板輸送機(jī)機(jī)頭到轉(zhuǎn)載皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)、轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)頭至80皮帶機(jī)頭轉(zhuǎn)載點(diǎn)和轉(zhuǎn)載皮帶及80皮帶上都會出現(xiàn)煤、巖塊在皮帶上滾動、滑落的情況，隨時威脅著后路行人及施工人員的安全，運(yùn)輸問題上具有重大安全隱患，必須解決滾渣問題。

另外，掘進(jìn)機(jī)后各運(yùn)輸設(shè)備均處于正常煤層坡度上，設(shè)備的延長及固定問題顯現(xiàn)出來。轉(zhuǎn)載皮帶后的80皮帶，必須隨掘進(jìn)機(jī)向前掘進(jìn)，及時進(jìn)行間隔延長，才能使整個運(yùn)輸系統(tǒng)不斷線。在平巷或坡度較小情況下的延長，80皮帶機(jī)尾由掘進(jìn)機(jī)后連接的液壓千斤頂拖到哪里就停在哪里，不會自己移動。而18度以上的坡度則會由于皮帶機(jī)尾自重的下滑力及長距離大坡度情況下頂、底皮帶自重的下滑力的作用，當(dāng)千斤頂將機(jī)尾拖到某一處后機(jī)尾會自動向下滑動，不僅帶來工作上的返工，而且給延長機(jī)尾的施工人員及機(jī)尾以下的施工人員帶來安全隱患。必須采取措施對皮帶機(jī)尾進(jìn)行固定，防其下滑。

2.3 解決施工難題措施

2.3.1 掘進(jìn)機(jī)大坡度上山“臺階式”行走掘進(jìn)工藝。結(jié)合掘進(jìn)機(jī)尺寸，并經(jīng)過實(shí)際施工試驗(yàn)，“臺階”定為寬3.2～3.5m，坡度為上山14～16度。掘進(jìn)時兩排為一個循環(huán)，每排0.9m，循環(huán)進(jìn)尺1.8m，實(shí)際截割至少2m。為保證每班至少進(jìn)行兩個循環(huán)，確定臺階的長度為5-7m。

臺階的施工主要通過前頭掘進(jìn)機(jī)炮頭臥底，后頭在掘進(jìn)機(jī)的履帶下、后支撐下交替加墊規(guī)格為0.8m長的半圓、道木，使掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)適用范圍加大，形成14～16度的臺階，便于掘進(jìn)機(jī)爬坡。

臺階施工的關(guān)鍵為履帶及后支撐下的支墊，施工中，每班抽調(diào)專門人員負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作。要求掘進(jìn)機(jī)每側(cè)各配2人共4人專門負(fù)責(zé)履帶和后支撐的支墊。支墊施工的順序?yàn)椋褐|左右后支撐→打起左右后支撐→支墊左右履帶→放下左右后支撐→支墊左右后支撐。這樣循環(huán)往復(fù)進(jìn)行，直到履帶的坡度達(dá)到掘進(jìn)機(jī)工作適應(yīng)坡度。支墊過程中，支墊人員與掘進(jìn)機(jī)司機(jī)必須相互喊話呼應(yīng)配合。同時，為預(yù)防事故發(fā)生，要求支墊過程中，當(dāng)班的班組長必須現(xiàn)場指揮，并負(fù)責(zé)觀察掘進(jìn)機(jī)的行進(jìn)情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，必須及時示警撤人。

施工臺階使迎頭巷道凈高增加0.6～0.8m，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)履帶通過后，要及時將掘進(jìn)機(jī)兩側(cè)的浮煤填于機(jī)身后，保證巷道成形。由于掘進(jìn)機(jī)履帶正前、機(jī)身正前和鏟板下存有的浮煤會阻礙其向上行走，增加其爬坡難度。所以，要求在掘進(jìn)機(jī)支墊好準(zhǔn)備行走爬坡前，必須對履帶正前、機(jī)身正前和鏟板下的浮煤進(jìn)行清理，為掘進(jìn)機(jī)爬坡清除障礙，減少阻力。

2.3.2 針對大坡度機(jī)掘施工采取的安全措施。為解決截割時迎頭煤、巖塊滾落，威脅掘進(jìn)機(jī)兩側(cè)清煤人員的安全問題，經(jīng)過現(xiàn)場觀察分析，采取如下措施：要求清煤人員在掘進(jìn)機(jī)截割迎頭斷面下半部分時進(jìn)行清煤，因?yàn)榇藭r產(chǎn)生的煤、巖塊由于坡度小不會滾動；當(dāng)截割上半部分?jǐn)嗝鏁r，停止清煤，站于巷道安全側(cè)，同時，采取手持高1m寬0.5m厚0.03m的木板護(hù)住兩腿及兩腳的措施，防止煤、巖塊滾動傷及腿和腳。

對于后路運(yùn)輸設(shè)備滾渣問題，采取如下措施：①轉(zhuǎn)載皮帶兩側(cè)分別加設(shè)0.6m高的隔離護(hù)網(wǎng)，防止煤、巖塊自轉(zhuǎn)載皮帶上滾落傷人。②轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)頭和80皮帶機(jī)尾搭接處吊設(shè)長5m左右的廢舊皮帶，使落煤點(diǎn)處飛動的煤、巖塊動能在廢舊皮帶的阻擋下消除，從源頭上減少煤、巖塊的飛滾。③在80皮帶人行道側(cè)的縱梁及頂板之間采用8#鉛絲聯(lián)接0.85×5m規(guī)格的幫網(wǎng)組成防護(hù)網(wǎng)。每間隔3m采用8#鉛絲雙股交叉穿入幫網(wǎng)中，將幫網(wǎng)固定在縱梁和頂板頂鋼帶之間，起到繃緊和固定的作用，同時，幫網(wǎng)和縱梁之間及幫網(wǎng)和頂鋼帶之間均采用14#鉛絲雙股間隔0.2m固定，防止?jié)L動的煤、巖塊飛出皮帶的范圍傷人。

2.3.3 固定皮帶機(jī)尾，防止皮帶下滑。針對80皮帶機(jī)尾下滑的情況，將延長皮帶分為兩步進(jìn)行控制。第一步是控制皮帶在液壓千斤頂沒有將機(jī)尾拖到位前即拖移期間的臨時下滑問題，第二步是皮帶機(jī)尾拖動到位后的機(jī)尾固定。

機(jī)尾沒有拖到位前，由于液壓千斤頂與掘進(jìn)機(jī)之間連接的40T大鏈需要不斷縮短，必須將大鏈從跟皮帶機(jī)尾連接的液壓千斤頂上臨時拆除，由于此時機(jī)尾沒有任何控制措施，這就為機(jī)尾下滑提供了條件。要想避免機(jī)尾下滑，就必須在大鏈從跟皮帶機(jī)尾連接的液壓千斤頂上拆除前，將皮帶機(jī)尾臨時固定住。固定時采用兩根3m的皮帶縱梁分別戧在皮帶機(jī)尾與巷道兩幫之間，臨時固定住皮帶機(jī)尾?？v梁的一頭戧于皮帶機(jī)尾架的鋼板加固三角處，另一頭加墊木盤戧于巷幫，并要求縱梁兩側(cè)對稱戧好機(jī)尾。做好臨時加固，確認(rèn)機(jī)尾沒有下滑的危險后，方可拆除液壓千斤頂上的大鏈，采用該臨時加固方式，將機(jī)尾拖移到位。機(jī)尾拖到位后，將皮帶機(jī)尾固定。固定時采用2根Φ16×2000mm的圓鋼幫錨桿分別配1卷Z2360的樹脂藥卷進(jìn)行地錨固定。為了預(yù)留樹脂藥卷凝固時間，地錨必須提前在預(yù)定的機(jī)尾位置提前打好，在機(jī)尾拉到位后，先采用40T大鏈配合錨蘭、螺栓將機(jī)尾連接到地錨上進(jìn)行固定，然后方可拆除液壓千斤頂上的大鏈，達(dá)到防止機(jī)尾下滑的目的。

3 結(jié)束語

通過采用人為改變巷道坡度為掘進(jìn)機(jī)適宜爬坡坡度、強(qiáng)化對掘進(jìn)機(jī)的支墊、迎頭采用錯時清煤、運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)采用吊掛皮帶防飛塊、皮帶兩側(cè)采用加掛專門防護(hù)網(wǎng)防煤巖塊滾動傷人、延長皮帶采用縱梁臨時戧皮帶機(jī)尾、地錨固定皮帶機(jī)尾等措施，采用EBZ100掘進(jìn)機(jī)在1621運(yùn)輸巷巷道坡度由10度增加到最大的26度的施工過程中，機(jī)掘進(jìn)尺每小班始終保持在4排，全天進(jìn)尺保持在12排即10.8m的進(jìn)度。與原來相同坡度情況下采用炮掘相比，效率提高至少一倍以上。

目前，井工煤礦往往地質(zhì)條件比較復(fù)雜，受地質(zhì)條件限制，巷道施工過程中，常會出現(xiàn)巷道坡度變化較大的情況。探索、研究大坡度機(jī)掘施工技術(shù)，必將會有力提高巷道掘進(jìn)速度，促進(jìn)煤礦高產(chǎn)高效礦井建設(shè)步伐，具有較好的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)意義。

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作者簡介：王義?。?967-），男，河北邢臺人，中級工程師。