鄭凱
(陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)有限公司,陜西榆林 719300)
煤巷連續(xù)采煤機快速掘進技術研究與探索
鄭凱
(陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)有限公司,陜西榆林 719300)
隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展,大型生產(chǎn)礦井正在朝著高產(chǎn)高效、智能化、集約化、自動化、綠色開采方向發(fā)展。本文結合所在煤礦地質(zhì)現(xiàn)狀,通過對影響煤巷連續(xù)采煤機快速掘進的因素分析,簡單介紹了煤巷連續(xù)采煤機快速掘進工藝,提出改進措施,總結出了一套連續(xù)采煤機雙巷快速掘進方法,對大型現(xiàn)代化礦井煤巷應用連續(xù)采煤機快速掘進具有一定的借鑒意義。
煤巷 連續(xù)采煤機 快速掘進 措施
2011年以來,我們礦井在借鑒神東公司連續(xù)采煤機配套掘進工藝的基礎上,采購進口連續(xù)采煤機配套國產(chǎn)四臂錨桿鉆機、梭車、皮帶機、裝載機等掘進機械,在5-2煤層采煤工作面順槽掘進工作面得以成功應用;5年來我們也在不斷探索和分析連采機掘工藝的改進、成本控制和單進水平的提升,故此,如何提高煤巷連續(xù)采煤機快速掘進技術更值得去深入研究與探索。
1.1 巷道地質(zhì)條件對煤巷快速掘進的影響
煤礦巷道生產(chǎn)掘進過程中地質(zhì)構造是首要影響因素,具體體現(xiàn)在煤巖硬度、圍巖節(jié)理、褶區(qū)構造及劈里發(fā)育狀況、瓦斯量、頂板、底板穩(wěn)定性、涌水量標準等。我們煤礦坐落于陜西省神木縣境內(nèi),屬低瓦斯礦井,開采煤系均屬侏羅紀延安組,開采的5-2煤煤層厚度普遍(6.45—7.29)m,平均厚度5.87m,厚度穩(wěn)定,屬厚煤層,變異性中等,結構簡單,近水平,含夾矸兩層,巖性為粉砂巖或泥巖;煤層普氏硬度系數(shù)2.4,屬于中硬煤層;煤層頂板完整性好,直接頂以細砂巖為主,底板以粉砂巖為主;但煤層水文地質(zhì)條件相對復雜,存在疑似采空積水區(qū),采煤工作面地表受肯鐵令沖溝影響容易形成地表水下滲。因而,在采面順槽掘進過程中,防治水尤為重要,影響連續(xù)采煤機掘進快速施工進度。
1.2 掘進機械設備對掘進效率的影響
一些老礦井,仍然使用一些老舊設備,比如巷道掘進采用炮掘或綜掘,頂板支護打錨桿仍使用風鎬鉆眼,嚴重制約煤巷快速掘進,我們引進煤巷四臂錨桿鉆機、幫錨鉆機等先進設備,避免因設備配置影響。
1.3 工藝工序銜接與施工管理對掘進效率的影響
掘進工作面工藝工序的組織的好壞,區(qū)隊管理人員業(yè)務素質(zhì)、工人的操作熟練程度,都直接影響小班掘進進度;而班組長則是現(xiàn)場小班安全生產(chǎn)的“第一道防線”,也是提高生產(chǎn)效率的直接指揮者,如果現(xiàn)場施工組織管理不善,工序銜接混亂,也會嚴重制約掘進效率。
連續(xù)采煤機是一種可以連續(xù)采掘煤炭的現(xiàn)代化機械設備,它是由連續(xù)采煤機、梭車、四臂錨桿鉆機、幫錨鉆機、皮帶機、轉載破碎機等組成的綜合性配套掘進技術,它既可以作為單獨的采煤機房柱式采煤、回采邊角煤,又可以用來開掘以煤為基巖的巷道掘進,形成一條效率高、相互配合、連續(xù)均衡生產(chǎn)的、完整的掘進系統(tǒng),可以實現(xiàn)巷道掘進、轉載、運輸、支護機械化作業(yè),從而提高掘進速度和經(jīng)濟效益。近些年來隨著國內(nèi)采掘機械化制造業(yè)發(fā)展,國產(chǎn)連續(xù)采煤機機械也日臻成熟,已經(jīng)在我國許多大型煤礦普遍應用;我們礦使用的進口連續(xù)采煤機配套設備,用在5-2煤綜采工作面煤巷順槽雙巷掘進或順槽單巷掘進,具有速度快、用人少、效率高,配套簡單,安全可靠,使用方便的優(yōu)點。以15209連采機掘工作面為例,我們總結出了一套相對成熟的連采機雙巷快速掘進方法。
2.1 掘進施工工藝
交接班檢查→連采機落煤→梭車運輸→退連采機調(diào)機→清理浮煤雜物→錨桿機支護→退錨桿機→連采機落煤。
首先,在激光指向儀的導向下,確定連采機的進刀位置,進刀位置選擇在巷道左側,沿激光指向儀的導向為標準的施工尺寸用連采機從頂板進刀,掘進10m退機,這一工序稱為切槽工序。然后,調(diào)整連采機到巷道另一側,并以激光指向儀的導向為標準,來確定位置,開始割剩余部分的煤,這一工序稱為采垛工序。
我們分析整個掘進作業(yè)環(huán)節(jié),在正常掘進作業(yè)中,連采機完成落煤后,梭車空車盡可能及時運行到連采機后方,連采機機尾必須擺布在梭車受料槽中間,連采機司機開啟連采機裝載機構完成自動裝煤,從而避免因掘進煤無法外運而影響掘進效率,支護期間四臂錨桿機盡可能要與連采機保持平行、交叉作業(yè),提高整個支護工作效率。
2.2 巷道支護方式
膠運順槽、輔運順槽支護方式;巷道掘進寬度6m,掘進高度4.5m,砼地坪300mm;頂板φ20x2200mm左旋螺紋鋼錨桿+塑料網(wǎng)聯(lián)合支護,兩幫采用φ20x1800mm圓鋼錨桿+塑料網(wǎng)聯(lián)合支護??棵褐鶐蛶筒恐ёo采用φ20x1800m圓鋼錨桿+8#菱形鐵絲網(wǎng)聯(lián)合支護,回采幫支護采用φ20x1800mm玻璃鋼錨桿支護。膠、輔運順槽聯(lián)絡巷巷口頂板采用每個聯(lián)巷開口處加打兩根φ15.24x6300mm錨索支護方式,聯(lián)巷開口斜抹角處補打錨桿。
切眼支護方式:巷道掘進寬度9m,掘進高度4.2m,砼地坪200mm; (螺紋鋼錨桿+鋼筋梯子梁+錨索聯(lián)合支護)聯(lián)合支護方式,煤柱幫采用Φ16×1600mm圓鋼錨桿支護,靠采面回采幫錨采用Φ 16×1600mm玻璃鋼錨桿支護;切眼調(diào)車硐室頂板采用螺紋鋼錨桿支護,幫部不支護。
通過連續(xù)采煤機煤巷雙巷掘進,與四臂錨桿鉆機、梭車配合,月平均進尺1000m以上,月最高進尺1520m。
(1)支護工藝優(yōu)化:本著“安全、高效、優(yōu)化、經(jīng)濟實用”的原則,我們總結分析了以往連采工作面掘進經(jīng)驗資料,綜合考慮了以往5-2煤回采工作面日推進度、設備列車所需最短長度、實驗結果觀測總結、回采經(jīng)驗、支護成本等因素,我們在15209掘進工作面采取理論計算、工程類比方法,對從支護設計上進行了優(yōu)化:1)膠運順槽、輔運順槽支護優(yōu)化:膠運順槽頂板嘗試改用φ20x2200mm圓鋼錨桿與φ 20x2200mm左旋螺紋鋼錨桿,雖然單價差異不大,但從錨桿拉拔試驗數(shù)據(jù)顯示,螺紋鋼錨桿普遍高于圓鋼錨桿,故此頂板仍采用原支護方式即φ20x2200mm左旋螺紋鋼錨桿+8#菱形鐵絲網(wǎng)聯(lián)合支護;靠煤柱幫支護由(φ20x1800mm圓鋼錨桿+8#菱形鐵絲網(wǎng)聯(lián)合支護)調(diào)整為(Φ16×1600mm圓鋼錨桿+8#菱形鐵絲網(wǎng)聯(lián)合支護),靠近回采支護由φ18x1800mm玻璃鋼錨桿支護調(diào)整為Φ16×1600mm玻璃鋼錨桿。順槽聯(lián)絡巷煤柱寬度20m(中-中);順槽聯(lián)絡巷間距(中-中)調(diào)整為60m。2)切眼支護方式優(yōu)化:以往切眼頂板采用(螺紋鋼錨桿+W鋼帶+錨索)聯(lián)合支護,通過以往綜采工作面初采初放、初次來壓驗證,發(fā)現(xiàn)切眼使用W鋼帶后不利于切眼初次垮落,造成初采步距加大、支架壓力增加,不利于安全管理。切眼頂板支護方式調(diào)整為(螺紋鋼錨桿+鋼筋梯子梁+錨索聯(lián)合支護)聯(lián)合支護方式,切眼調(diào)車硐室支護不變。優(yōu)化后支護操作更加便利、支護成本明顯降低、效果良好。
(2)優(yōu)化施工組織,多工種協(xié)同平行作業(yè):在班組安排上,八點班、四點班檢修及掘進,零點班支護;在班組崗位配置上,每小班配置班長1名、驗收員1名、煤機司機1名、錨桿鉆機司機3名、梭車司機2
············名、破碎機司機1名、皮帶司機2名、跟班電鉗工2名、裝載機司機1名;在組織安排上,同一時間段可分區(qū)域分地點,多個工種在保障安全、不影響相互作業(yè)的前提下,四臂錨桿機應與連續(xù)采煤機盡可能交叉、平行作業(yè),加快支護速度,達到人-機-環(huán)綜合協(xié)調(diào)統(tǒng)一,掘進效率明顯提高。
(3)加強擬掘區(qū)域煤層地質(zhì)勘探:通過地震法勘探和瞬變電磁法勘探和井下超前探、攔截巷攔截等驗證,堅持“有掘必探”,超前把握煤巷前方地質(zhì)結構,避免透水事故的發(fā)生,保障掘進安全。
(4)抓好連采機掘設備采購前配套選型:選購連采機掘設備前,要充分開展調(diào)研、論證,選用參數(shù)配套、性能優(yōu)良、穩(wěn)定可靠的連采機掘設備。
(5)抓好日常維護檢修、配件供應和大修理管理:制定配套連采機掘設備維護、保養(yǎng)、維修制度,保證設備完好性,連采機掘設備接續(xù)正常。
(6)加強作業(yè)人員日常技能培訓管理:在現(xiàn)代科學技術與先進設備的支撐下,管理人員及崗位操作工人業(yè)務素質(zhì)顯得尤為重要。企業(yè)要重視連采機掘管理人員、操作工人、維修人員的定期培訓和日常技能提升培訓,培養(yǎng)復合工種;同時企業(yè)可定期組織相關人員去相鄰現(xiàn)代化礦井參觀學習,尋找差距,彌補不足,交流學習先進經(jīng)驗和管理方法;企業(yè)可制訂相應配套激勵政策及管理辦法,實施員工發(fā)展規(guī)劃、崗位技能鑒定、崗位創(chuàng)新、工器具創(chuàng)新激勵,促進連采機掘各級管理人員、操作工人的綜合業(yè)務水平的提升,讓基層區(qū)隊人員適應礦井總體發(fā)展新要求。
“煤礦生產(chǎn),安全第一;采掘接續(xù),掘進先行”。我們堅信,只要各級管理人員都能夠深入思考,不斷分析研究存在問題與總結成功經(jīng)驗,一定能夠探索出適應于煤礦安全生產(chǎn)管理、提高單進水平的好方法,促進煤礦采掘接續(xù)正常、安全高效發(fā)展,達到人-機-環(huán)整體同步協(xié)調(diào),綜合發(fā)展。
[1]榮振棟.煤巷快速掘進有效途徑探析[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2010(05).