全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)在大柳塔煤礦的應(yīng)用

文/張淵

全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)在大柳塔煤礦的應(yīng)用

文/張淵

隨著神東礦井規(guī)模的擴(kuò)大，掘進(jìn)效率低，采、掘比例失調(diào)的矛盾日益凸顯，生產(chǎn)接續(xù)緊張成為制約增產(chǎn)擴(kuò)能的突出問題。與此同時(shí)，掘進(jìn)隊(duì)伍和人員不斷增多，給安全管理也帶來巨大壓力。為提高開采和掘進(jìn)效率，實(shí)現(xiàn)減人提效，神東煤炭集團(tuán)在原有安全高效采掘模式的基礎(chǔ)上，推廣應(yīng)用全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)。本文就全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)在神華神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

一、煤層條件概述

全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)適用于頂、底板較穩(wěn)定的中厚煤層，一般要求煤層傾角小于3°?？删蜻M(jìn)的斷面寬度范圍為5.4m～6.0m，高度范圍為3.5m～4.5m。

目前，全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)在大柳塔煤礦掘進(jìn)區(qū)域?yàn)?2#煤的三、五盤區(qū)，煤層厚度7.15～7.55m，平均7.35m，為穩(wěn)定煤層，煤層結(jié)構(gòu)相對簡單。

煤層直接頂厚0～2.8m，以泥巖為主，直接底以粉砂巖、泥巖為主。

二、巷道設(shè)計(jì)參數(shù)

1.巷道設(shè)計(jì)

巷道斷面。根據(jù)7m大采高工作面巷道掘進(jìn)要求，確定巷道掘進(jìn)斷面尺寸為：寬×高=6.0×4.2m。

巷道支護(hù)設(shè)計(jì)。頂板采用“圓鋼錨桿+冷拔絲網(wǎng)片+錨索”聯(lián)合支護(hù)。錨桿間排距為1.0×1.2m，每排支護(hù)6根錨桿；錨索間排距為2.5× 3m，每排3根。巷道正幫采用“玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)”支護(hù)。錨桿間排距為1.2×1.2m，每排支護(hù)4根；巷道負(fù)幫采用“圓鋼錨桿+金屬網(wǎng)”支護(hù)，錨桿間排距為1.2×1.2m，每排支護(hù)4根錨桿。巷道支護(hù)斷面圖如圖1所示。

圖1 巷道支護(hù)斷面圖（單位：mm）

2.支護(hù)工藝

為加快掘進(jìn)速度，可在頂、幫穩(wěn)定的情況下采用分次支護(hù)。

一次支護(hù)（5人完成）。支護(hù)作業(yè)由配套設(shè)備中的十臂錨桿機(jī)完成“頂幫10套錨桿+網(wǎng)片”的支護(hù)。錨桿機(jī)前端4根鉆臂，完成頂板6套錨桿的支護(hù)；兩個(gè)幫鉆臂，完成兩幫各2套錨桿的支護(hù)。

二次支護(hù)（2人完成）。由兩臂錨桿錨索鉆機(jī)完成兩幫剩余各兩套錨桿的支護(hù)。

三次支護(hù)。由兩臂錨桿錨索鉆機(jī)完成對巷道頂板錨索支護(hù)。

3.施工要求

空頂距。根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)，快速掘進(jìn)施工時(shí)，巷道最小空頂距為21m（即掘錨機(jī)前端至錨桿鉆機(jī)最小距離約21m），最大空頂距為30m（即掘錨機(jī)前端至錨桿鉆機(jī)最大距離約30m）。

頂?shù)酌毫粼O(shè)。為保證巷道頂板穩(wěn)定，提高支護(hù)效率，巷道沿底掘進(jìn)，巷道留設(shè)頂煤厚度不小于1.5m。

幫網(wǎng)滯后距離。根據(jù)設(shè)備布置及施工工藝要求，頂幫穩(wěn)定情況下，正幫幫網(wǎng)滯后工作面掌子頭不得大于140m，負(fù)幫幫網(wǎng)滯后工作面掌子頭不得大于60m。

錨索滯后距離。錨索支護(hù)滯后距離不大于300m。

三、機(jī)械化配套設(shè)備

1．全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)配套設(shè)備

主要設(shè)備包括掘錨機(jī)、十臂錨桿機(jī)、破碎轉(zhuǎn)載機(jī)、可彎曲膠帶機(jī)、邁步式自移機(jī)尾和自移動(dòng)力站等。正常掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，掘錨機(jī)截割下的煤經(jīng)過破碎轉(zhuǎn)載機(jī)破碎后，通過可彎曲膠帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到順槽皮帶上，同時(shí)十臂錨桿機(jī)緊跟掘錨機(jī)完成巷道頂、幫的錨桿支護(hù)；可彎曲膠帶機(jī)隨著掘錨機(jī)掘進(jìn)，在破碎轉(zhuǎn)載機(jī)牽引下不斷前移，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)跟機(jī)作業(yè)；膠帶機(jī)末端通過邁步式自移機(jī)尾而自行移動(dòng)，從而讓煤流實(shí)現(xiàn)了在可彎曲膠帶機(jī)與順槽皮帶上的連續(xù)運(yùn)輸。以上掘進(jìn)工序交替進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)了破、運(yùn)、裝、支等工序的平行作業(yè)。全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備布置如圖2所示。

圖2 快速掘進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備布置平面圖

2.全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）優(yōu)化了設(shè)備布置，減少了調(diào)機(jī)時(shí)間

相比傳統(tǒng)的雙巷掘進(jìn)生產(chǎn)工藝，快速掘進(jìn)系統(tǒng)利用設(shè)備優(yōu)勢，使工作面實(shí)現(xiàn)一次成巷，保證了掘進(jìn)和支護(hù)的平行作業(yè)，簡化了不必要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使掘進(jìn)進(jìn)尺有了跨越性的提升，生產(chǎn)變得更安全、更高效。

（2）大斷面掘進(jìn)一次成巷

快速掘進(jìn)系統(tǒng)掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，掘錨機(jī)司機(jī)在十臂錨桿機(jī)上，通過遠(yuǎn)程操作遙控器控制掘進(jìn)機(jī)割煤，實(shí)現(xiàn)6×4.2m大斷面一次成巷，避免了傳統(tǒng)工藝需要二次成巷的弊端，提高了掘進(jìn)效率。

（3）快速支護(hù)

快速掘進(jìn)系統(tǒng)配套的十臂錨桿機(jī)，整車配有10個(gè)鉆臂，在生產(chǎn)過程中，十臂錨桿機(jī)前后移動(dòng)完成頂板和幫網(wǎng)的支護(hù)，同時(shí)配合兩臂錨桿鉆車，實(shí)現(xiàn)了頂、幫支護(hù)的一次完成，縮短了支護(hù)時(shí)間，提高了支護(hù)效率。

（4）連續(xù)運(yùn)輸

快速掘進(jìn)系統(tǒng)通過邁步式自移機(jī)尾自行移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了皮帶延伸與掘進(jìn)的同步，簡化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，保證了運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性，提高了生產(chǎn)效率。

（5）優(yōu)化通風(fēng)，改善作業(yè)環(huán)境

采用長壓短抽的通風(fēng)方式，使用大功率壓入式局部通風(fēng)機(jī)為工作面供風(fēng)，同時(shí)配備一臺(tái)濕式除塵風(fēng)機(jī)來降低工作面的粉塵，一邊壓入風(fēng)流，一邊及時(shí)抽出混有粉塵的風(fēng)流。采用這種通風(fēng)方式后粉塵濃度大幅降低。

四、掘進(jìn)工藝及組織

1.作業(yè)形式。掘進(jìn)巷道時(shí)實(shí)行“三八”作業(yè)制。

2.施工組織。檢修班全面負(fù)責(zé)設(shè)備檢修及生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，負(fù)責(zé)膠帶機(jī)延伸，膠帶機(jī)儲(chǔ)帶，供電、供排水系統(tǒng)延伸，支護(hù)材料，輔助生產(chǎn)材料（風(fēng)筒、電纜、水管等）的備料、運(yùn)輸。生產(chǎn)班 （按圓班掘進(jìn)進(jìn)尺100m）主要循環(huán)工序?yàn)椋a(chǎn)前準(zhǔn)備及安全檢查→100m巷道掘進(jìn)、支護(hù)、風(fēng)筒延伸。

3.勞動(dòng)組織。生產(chǎn)班每班作業(yè)人員為14人，共計(jì)28人，檢修班作業(yè)人員26人，隊(duì)干、材料員、驗(yàn)收員合計(jì)10人，當(dāng)日作業(yè)總?cè)藬?shù)為64人。

4.人工工效。按照正規(guī)循環(huán)作業(yè)日進(jìn)尺100m，出勤人數(shù)為64人，在冊人數(shù)89人，全員工效為1.12m/工。

五、應(yīng)用效果

與傳統(tǒng)采煤掘進(jìn)設(shè)備相比，全斷面高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)突破了長期制約井下掘進(jìn)效率的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸平行連續(xù)作業(yè)，打造了協(xié)調(diào)、連續(xù)、高效作業(yè)的掘進(jìn)工作面。該系統(tǒng)自應(yīng)用以來，25.2m2大斷面巷道可一次成型，單班最高進(jìn)尺達(dá)到78.5m，日最高進(jìn)尺達(dá)到 132m，月最高進(jìn)尺達(dá)到3088m，創(chuàng)造了煤巷大斷面單巷掘進(jìn)的世界記錄，全員工效達(dá)到1.12m/工。同時(shí)，還避免了由于傳統(tǒng)掘進(jìn)設(shè)備頻繁移動(dòng)帶來的安全隱患，更加有利于掘進(jìn)安全。此外，該系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程操作遙控器就可控制掘錨機(jī)割煤，采用“長壓短抽”通風(fēng)方式降低粉塵濃度，最大程度地保障了井下作業(yè)人員的身體健康和生命安全。

（作者單位：神華神東煤炭集團(tuán)公司）

（責(zé)任編輯：周瓊）