大中型煤礦巷道掘進(jìn)及支護(hù)特點(diǎn)

翟龍

摘 要：煤巷掘進(jìn)技術(shù)是煤礦開(kāi)采中的重要環(huán)節(jié)，該文詳細(xì)分析了目前我國(guó)掘進(jìn)技術(shù)、掘進(jìn)設(shè)備的適用條件、作業(yè)方式、作業(yè)線配套設(shè)備及使用效果等特點(diǎn)，并闡述了錨桿支護(hù)系統(tǒng)的在大中型煤巷中的應(yīng)用有力的保障了施工人員的生命安全。

關(guān)鍵詞：煤巷掘進(jìn) 特點(diǎn) 支護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD822 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（b）-0034-01

我國(guó)是煤炭資源大國(guó)，已探明煤炭?jī)?chǔ)量約1萬(wàn)億t，占世界總儲(chǔ)量的11.6%。我國(guó)煤炭存儲(chǔ)地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層厚度差異很大，大部分煤礦生產(chǎn)在地下進(jìn)行，因此，煤巖巷道的掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，相應(yīng)的掘進(jìn)設(shè)備與技術(shù)水平對(duì)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效益與安全影響很大。

近幾年，我國(guó)改革了礦井設(shè)計(jì)，將開(kāi)拓巷道和采準(zhǔn)巷道布置在煤層中，取消了巖石集中巷布置方式，增加了煤巷在井巷工程中的比例。大力建設(shè)大中型高產(chǎn)高效煤礦的關(guān)鍵是采用高效機(jī)械化掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)[1]，我國(guó)煤巷高效掘進(jìn)方式主要有懸臂式掘進(jìn)機(jī)與單體錨桿鉆機(jī)配套作業(yè)線、連續(xù)采煤機(jī)與錨桿鉆車(chē)配套作業(yè)線、掘錨機(jī)組掘錨一體化掘進(jìn)作業(yè)線三種，而高強(qiáng)度組合錨桿系統(tǒng)能充分發(fā)揮煤巷高效掘進(jìn)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。

1 煤巷掘進(jìn)

1.1 煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)

煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)的設(shè)備包括懸臂式掘進(jìn)機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮帶式輸送機(jī)或刮板輸送機(jī)、單體錨桿鉆機(jī)、通風(fēng)除塵設(shè)備及供電系統(tǒng)等。

1960年初，我國(guó)開(kāi)始研制和應(yīng)用30～50 kW的小功率懸臂式掘進(jìn)機(jī)，80年代初，我國(guó)先后引進(jìn)了國(guó)際先進(jìn)的AM50型和S-100型兩種掘進(jìn)機(jī)，具有設(shè)備功率小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但破巖能力有限，可靠性和對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差。因此，國(guó)內(nèi)科研人員結(jié)合我國(guó)地質(zhì)條件和生產(chǎn)工藝，在消化吸收引進(jìn)機(jī)型的先進(jìn)設(shè)備設(shè)計(jì)理念和制造工藝的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了20多種型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)。其中EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)采用液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)，整機(jī)機(jī)身矮、結(jié)構(gòu)緊湊、破巖能力、產(chǎn)能、穩(wěn)定性以及適應(yīng)能力都達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，同時(shí)，采用了無(wú)支重輪履帶行走機(jī)構(gòu)、履帶導(dǎo)向輪黃油缸張緊裝置、自動(dòng)加油裝置，提高了履帶行走機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)的可靠性，整機(jī)采用了PLC電氣控制系統(tǒng)，完善了工礦檢測(cè)和故障診斷功能，提高了整體技術(shù)性能。EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)在煤巷掘進(jìn)中實(shí)際日進(jìn)尺可達(dá)16.5～22 m，但只能適用于單巷掘進(jìn)，且采用的單體錨桿支護(hù)不能與掘進(jìn)平行作業(yè)，這些因素使掘進(jìn)速度的進(jìn)一步提高受到影響。

1.2 連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)作業(yè)線

連續(xù)采煤機(jī)是一種集落煤、裝運(yùn)及行走為一體的具有較大截割寬度的綜合機(jī)械化掘采設(shè)備。我國(guó)神東公司、萬(wàn)利公司、魯能集團(tuán)及伊東公司等各礦區(qū)自1979年先后引進(jìn)連續(xù)采煤機(jī)及其成套設(shè)備用于大斷面煤巷的快速掘進(jìn)和短壁開(kāi)采，目前所使用的連續(xù)采煤機(jī)近60余臺(tái)。

連續(xù)采煤機(jī)適用于掘進(jìn)進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷的雙巷或多巷平行掘進(jìn)。在大斷面雙順槽掘進(jìn)時(shí)，兩條順槽之間每隔50～60 m掘進(jìn)一條聯(lián)絡(luò)巷，連續(xù)采煤機(jī)與錨桿鉆車(chē)?yán)寐?lián)絡(luò)巷實(shí)現(xiàn)交叉換位作業(yè)，使連續(xù)采煤機(jī)在進(jìn)風(fēng)巷的掘進(jìn)作業(yè)與錨桿鉆車(chē)在回風(fēng)巷的支護(hù)作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)完成一個(gè)掘進(jìn)及支護(hù)循環(huán)時(shí)，連續(xù)采煤機(jī)則與錨桿鉆車(chē)交換位置。

連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)作業(yè)線設(shè)備配置有間斷式運(yùn)煤和連續(xù)式運(yùn)煤兩種方式，前者的主要設(shè)備配置為連續(xù)采煤機(jī)、給料破碎機(jī)、膠輪運(yùn)煤車(chē)、帶式輸送機(jī)、錨桿鉆車(chē)及膠輪鏟車(chē)，而連續(xù)運(yùn)輸方式設(shè)備配置連續(xù)采煤機(jī)、連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)、帶式輸送機(jī)、錨桿鉆車(chē)及膠輪鏟車(chē)。

近年來(lái)，大中型煤礦普遍采用引進(jìn)CM系列連續(xù)采煤機(jī)，該機(jī)型采用6～8臺(tái)多電機(jī)獨(dú)立工作的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，大大提高了設(shè)備利用率，維護(hù)方便。以寧煤羊場(chǎng)灣煤礦為例，該礦區(qū)使用連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)作業(yè)線后日進(jìn)尺可達(dá)40 m，滿(mǎn)足了煤巷高效掘進(jìn)的需要。

1.3 掘錨一體機(jī)掘進(jìn)作業(yè)線

掘錨一體機(jī)掘進(jìn)作業(yè)線配套設(shè)備包括掘錨機(jī)、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式輸送機(jī)。掘錨機(jī)是在連續(xù)采煤機(jī)上安裝錨桿鉆機(jī)，結(jié)合了連續(xù)采煤機(jī)的落煤、裝載、運(yùn)輸、行走與錨桿鉆機(jī)的打眼、安裝功能為一體，同時(shí)掘錨機(jī)具有連續(xù)采煤機(jī)的橫軸式截割滾筒、獨(dú)特截割和裝載設(shè)計(jì)性能，可適用于大斷面單順槽快速掘進(jìn)及頂板及時(shí)支護(hù)。我國(guó)神府馮家塔大型煤礦于2006年引進(jìn)了奧鋼聯(lián)ABM20型掘錨一體機(jī)，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)與打錨桿同時(shí)作業(yè)；同時(shí)，大功率裝載和輸送裝置相對(duì)于截割裝置能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，裝運(yùn)效果良好；由微機(jī)控制截割頭掏槽和截割，利用液壓缸推力掏槽，履帶原地不動(dòng)，底板不會(huì)被破壞。同時(shí)，優(yōu)化了電機(jī)工作負(fù)載及截割循環(huán)時(shí)間，截割循環(huán)及支護(hù)用時(shí)僅為30 min，而平均日進(jìn)尺則達(dá)到了45.2 m。

2 組合錨桿支護(hù)系統(tǒng)

我國(guó)煤礦自1950年初開(kāi)始在巖巷中使用錨桿支護(hù)，逐漸從低強(qiáng)度、高強(qiáng)度發(fā)展到高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿支護(hù)。早期的機(jī)械錨固錨桿、端部錨固樹(shù)脂錨桿及鋼絲繩砂漿錨桿等錨桿支護(hù)強(qiáng)度與剛度較低，仍然是被動(dòng)支護(hù)，僅能適應(yīng)較簡(jiǎn)單的地質(zhì)條件。[2]近幾年來(lái)發(fā)展的高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)，重視提高錨桿的強(qiáng)度與支護(hù)系統(tǒng)的剛度，有效的解決了深部及復(fù)雜困難巷道的支護(hù)問(wèn)題，大幅度減少了巷道圍巖變形與破壞，改善了巷道支護(hù)的安全狀況。實(shí)現(xiàn)了錨桿的主動(dòng)、及時(shí)支護(hù)，充分發(fā)揮了錨桿的支護(hù)作用，顯著提高了巷道掘進(jìn)速度與工效。

目前，我國(guó)各大中型煤礦采用錨桿支護(hù)系統(tǒng)的已達(dá)到60%以上，并取得了良好的支護(hù)效果。如潞安礦區(qū)自2006年以來(lái)在各大型煤礦綜采工作面順槽采用高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)度組合錨桿支護(hù)后，順槽兩幫最大收斂量達(dá)到150 mm，頂板離層小于50 mm，有效的控制了順槽的變形與破壞，避免了二次支護(hù)和多次順槽維修。

高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)度組合錨桿支護(hù)系統(tǒng)由強(qiáng)力錨桿及錨索、高強(qiáng)度W型鋼帶、低粘度高強(qiáng)度樹(shù)脂錨固劑及配套附件組成。強(qiáng)力錨桿桿體材料采用專(zhuān)用鋼材，直徑約為22 mm，并制作成左旋無(wú)縱筋螺紋鋼桿，強(qiáng)力錨索由若干根鋼絲捻制而成直徑大于20mm的鋼絞線，高強(qiáng)度W型鋼帶厚度約為4～5 mm，寬280 mm，并經(jīng)過(guò)多道軋輥連續(xù)進(jìn)行冷彎、滾壓成形，配以用TD2301樹(shù)脂和100目以上細(xì)石粉作為基料制作而成的低粘度高強(qiáng)度樹(shù)脂錨固劑，以及高強(qiáng)度拱形錨索托盤(pán)、高強(qiáng)度、鍛壓成形錨桿托盤(pán)等，確保了錨桿、錨索等支護(hù)構(gòu)件的壓應(yīng)力有效傳遞。[3]

3 結(jié)語(yǔ)

大中型礦井中掘進(jìn)量最大的巷道即是煤巷，采用高效機(jī)械化掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)是建設(shè)高效綜采工作面的關(guān)鍵因素。特別是在大斷面順槽掘進(jìn)時(shí)，高強(qiáng)度錨桿支護(hù)系統(tǒng)能有效發(fā)揮掘進(jìn)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)了成巷速度，提高了成巷質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 王玉浚.中國(guó)煤炭開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略研究[M].太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

[2] 楊智英，楊小強(qiáng)，薄基巖淺埋煤層掘進(jìn)中支護(hù)工藝探索[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2012（1）：51-53.

[3] 何滿(mǎn)潮，袁和生，靖洪文等，中國(guó)煤礦錨桿支護(hù)理論與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2004.endprint