煤礦炮掘巖巷機(jī)械化應(yīng)用

張龍彪等

摘 要：在目前煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，炮掘巖巷由于其破巖環(huán)節(jié)的特殊性，較其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)而言機(jī)械化程度較低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，作業(yè)環(huán)境較惡劣，受頂板事故威脅大。針對(duì)上述情況兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦引進(jìn)CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體機(jī)對(duì)炮掘巷道生產(chǎn)進(jìn)行機(jī)械化應(yīng)用，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行配套化改造，在炮掘巖巷機(jī)械化施工方面做出了有益探索。

關(guān)鍵詞：炮掘；巖巷；機(jī)械化

兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦系國(guó)家“六五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是中國(guó)自行設(shè)計(jì)和建造的第一座設(shè)計(jì)年產(chǎn)300萬噸的大型現(xiàn)代化礦井，井田面積54平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量7.8億噸，可采儲(chǔ)量3.8億噸?，F(xiàn)核定生產(chǎn)能力已躍升至年產(chǎn)660萬噸。煤礦于1981年12月21日建成投產(chǎn)以來多次承擔(dān)國(guó)家技術(shù)改造實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為改善炮掘巖巷機(jī)械化程度低這個(gè)現(xiàn)狀，興隆莊煤礦引進(jìn)CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體機(jī)對(duì)炮掘巷道生產(chǎn)進(jìn)行機(jī)械化改造。

1 工程地質(zhì)概況

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：-445北大巷，巷道設(shè)計(jì)凈斷面為14.28m2，本巷道主要在十下灰和十六上煤層下的粉砂巖和泥巖中掘進(jìn)，掘進(jìn)期間可能出現(xiàn)斷層，在施工過程中可能會(huì)有斷層和十下灰裂隙中的淋水，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，容易發(fā)生卡鉗現(xiàn)象。

2 機(jī)械設(shè)備及施工組織

2.1 設(shè)備概況

施工方案：一體機(jī)配合橋式轉(zhuǎn)載機(jī)和梭式礦車聯(lián)合使用。

CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體機(jī)是一種集行走、裝運(yùn)、鉆孔、噴霧滅塵于一體的多功能設(shè)備，該機(jī)主要用于煤巷、半煤巖巷以及軟巖的巷道、隧道掘進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆孔、打錨桿、裝載、運(yùn)輸作業(yè)。適用巷道坡度為±14°。

DQZ80/40/15 固定落地帶式輸送機(jī)主要用于井下集中運(yùn)輸巷道中作為輸送煤炭的設(shè)備。DQZ煤礦用橋式裝載機(jī)與掘錨機(jī)組、皮帶機(jī)、扒渣機(jī)、耙斗裝巖機(jī)配套使用，用于煤礦井下全煤、半煤巖、全巖巷道掘進(jìn)系統(tǒng)中，作為對(duì)礦車上料的轉(zhuǎn)載設(shè)備。

ST（SD）/B隔爆型軌輪式梭式礦車（簡(jiǎn)稱SB隔爆梭車）是地下煤礦平巷掘進(jìn)的新型高效出渣運(yùn)輸設(shè)備，可用于不同斷面的平巷掘進(jìn)使用。這種梭車來往于迎頭到車場(chǎng)之間，既可以完成轉(zhuǎn)載又具備一定的儲(chǔ)存功能，它本身依靠別的機(jī)車拖動(dòng)（如電機(jī)車、蓄電池電機(jī)車）。

2.2 配套設(shè)施改造

CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體機(jī)履帶內(nèi)緣間距為1.1米，而傳統(tǒng)鐵路軌枕為1.2米，一體機(jī)無法退后至鐵路敷設(shè)區(qū)域，但橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的行走必須使用鐵路。經(jīng)過我礦技術(shù)人員反復(fù)試驗(yàn)，將鐵路軌枕縮短至800mm，這樣在保證運(yùn)輸安全的前提下能夠使一體機(jī)盡可能后退遠(yuǎn)離迎頭，已達(dá)到響炮保護(hù)目的。

經(jīng)過鐵路改造后一體機(jī)可退后距離增大，但是由于設(shè)備較大、較多、移動(dòng)困難，加之井下環(huán)境等制約因素較多，一體機(jī)不可能完全退至安全距離，所以響炮輔助保護(hù)裝置對(duì)該設(shè)備保護(hù)十分重要。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，本著設(shè)備可拆解、可重復(fù)利用、材料成本低廉的原則，利用廢舊皮帶制作了響炮保護(hù)簾。保護(hù)簾主要有固定錨桿、牽拉鋼絲繩和皮帶三部分組成。首先在巷道肩部和腰線處打四棵錨桿用于固定鋼絲繩，然后固定兩道鋼絲繩，鋼絲繩不能張拉過緊，要保持一定的松緊度防止崩斷。然后將皮帶掛在上部鋼絲繩上，下部鋼絲繩從中部攔住。為滿足通風(fēng)需要，皮帶簾不能掛的太滿，要保證通風(fēng)空間要求。保護(hù)簾不僅起到保護(hù)設(shè)備的作用，還可以聚攏矸石，防止矸石拋射過遠(yuǎn)過散，方便裝矸。

2.3 生產(chǎn)工序優(yōu)化

經(jīng)過試運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)部分生產(chǎn)工序進(jìn)行最優(yōu)化組合。

在打眼時(shí)一體機(jī)與橋式轉(zhuǎn)載機(jī)分離，完成打眼工序后退至安全距離，架設(shè)響炮保護(hù)簾然后進(jìn)行定炮響炮工作。

連接一體機(jī)與橋式轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行裝矸，在前進(jìn)過程中只裝巷道中部矸石，一體機(jī)在前進(jìn)到迎頭后再倒機(jī)裝巷道兩側(cè)矸石。

矸石清理完畢之后，將一體機(jī)與橋式轉(zhuǎn)載機(jī)分離，一體機(jī)前進(jìn)至迎頭打設(shè)錨桿。至此完成一個(gè)循環(huán)。

裝矸與打錨桿兩個(gè)工序排序上與常規(guī)作業(yè)方式不同的是，這是因?yàn)橛^矸石堆積時(shí)一體機(jī)鉆臂無法進(jìn)行打眼。

3 勞動(dòng)效率及安全效益

CMZY2-120/20 煤礦用巖巷鑿裝錨一體和傳統(tǒng)YT-24氣腿式鑿巖機(jī)進(jìn)行打眼工序比較，在-445北大巷同樣巖性打1.5m深炮眼，一體機(jī)用時(shí)約2分鐘，YT-24氣腿式鑿巖機(jī)用時(shí)需10分鐘左右，就單個(gè)眼而言一體機(jī)前者效率是后者的5倍以上，但是一體機(jī)在鉆臂移動(dòng)準(zhǔn)備過程比風(fēng)鉆用時(shí)長(zhǎng)。在施工質(zhì)量方面，一體機(jī)由于鉆臂高度可調(diào)，打眼質(zhì)量由于傳統(tǒng)鑿巖機(jī)，爆破成型質(zhì)量較好，后期支護(hù)投入較少。

打眼時(shí)一體機(jī)僅需兩人分別操作兩個(gè)鉆臂進(jìn)行作業(yè)，在相同情況下傳統(tǒng)YT-24氣腿式鑿巖機(jī)除了需要兩人操作鑿巖機(jī)之外，還需要一名點(diǎn)眼工和若干輔助人員。傳統(tǒng)打眼方式工作人員完全暴露于未永久支護(hù)的頂板下工作，極易受到頂板掉落矸石和斷釬傷害。而一體機(jī)操作人員僅需在操作臺(tái)作業(yè)，遠(yuǎn)離迎頭危險(xiǎn)因素，作業(yè)環(huán)境安全，勞動(dòng)強(qiáng)度小。

在裝矸工序時(shí)，一體機(jī)通過耙斗和鏟板將矸石扒入一體機(jī)刮板，通過皮帶輸送至梭式礦車。通過比較發(fā)現(xiàn)，單車裝矸速度與傳統(tǒng)耙裝機(jī)大體持平，但是梭式礦車具有儲(chǔ)存功能，在電瓶車轉(zhuǎn)運(yùn)載車時(shí)一體機(jī)可持續(xù)扒矸，而傳統(tǒng)耙裝機(jī)在無車皮供應(yīng)的情況下必須停止扒矸，整體裝矸效率一體機(jī)高于傳統(tǒng)耙裝機(jī)。

裝矸時(shí)一體機(jī)需要人員比傳統(tǒng)耙裝機(jī)裝矸略多，傳統(tǒng)耙裝機(jī)裝矸需要一名裝巖機(jī)司機(jī)和一名電車司機(jī)，而一體機(jī)裝矸時(shí)額外需要一名皮帶機(jī)司機(jī)。但裝矸質(zhì)量一體機(jī)高于傳統(tǒng)耙裝機(jī)，一體機(jī)耙斗具有平整底板作用，在裝矸時(shí)同時(shí)完成底板平整工序，而傳統(tǒng)耙裝機(jī)扒矸是依靠耙斗自身重力完成，往往造成底板高低不平，后期需靠人工進(jìn)行平整，一體機(jī)不需要停頭進(jìn)行移耙裝機(jī)時(shí)間。

除去人工操作因素外，整體而言一體機(jī)的使用無論是在勞動(dòng)效率、施工質(zhì)量還是在安全上，都較傳統(tǒng)人鑿巖方式有長(zhǎng)足的進(jìn)步。

4 展望

在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷尚需改進(jìn)。

首先是設(shè)備體積過大，無法施工斷面較小的巷道，對(duì)設(shè)備運(yùn)輸行走都帶來諸多不利因素；

其次是鉆臂梁缺少補(bǔ)償油缸，鉆臂梁無法以一定壓力頂緊迎頭，在鉆進(jìn)過程中迎頭巖石由于鉆桿震動(dòng)會(huì)松動(dòng)脫落，鉆臂梁與迎頭之間產(chǎn)生空隙，鉆臂梁失去固定作用，重量集中于鉆桿，極易造成鉆桿彎曲斷裂；

三是設(shè)備液壓油管都暴露在外缺少自身保護(hù)裝置，在響炮過程中極易損傷。

煤礦生產(chǎn)機(jī)械化是大趨勢(shì)，更是提高經(jīng)濟(jì)效益和安全效益的主要手段。煤礦行業(yè)要想徹底摘掉高危險(xiǎn)和重體力的帽子，必須依靠科技進(jìn)步，依靠生產(chǎn)機(jī)械化，依靠技術(shù)工人。endprint