關于掘錨機組在煤礦掘進中應用技術的探討

王小東

摘 要：社會生產(chǎn)生活對煤炭資源的需求帶動了煤炭開采行業(yè)的發(fā)展，從而也對煤炭開采技術提出了更高的要求，由此我國煤炭企業(yè)從國外引進了掘錨機組。基于此，本文將掘錨機組作為研究對象，對其在煤礦巷道掘進中的應用進行分析。首先闡述了掘錨機組的組成及應用優(yōu)勢，然后介紹了掘錨機組的應用要點，并將神東煤炭集團布爾臺煤礦作為實例，分析掘錨機組的具體應用效果，最后給出了完善掘錨機組的對策，以期促進掘錨機組在煤礦巷道掘進中的應用。

關鍵詞：掘錨機組；掘進技術；煤礦巷道

中圖分類號：TD263.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0164-02

作為產(chǎn)煤大國，我國的煤炭產(chǎn)量在不可再生能源中在占據(jù)較大的比例，對煤礦開采技術有較高的要求。在我國煤礦巷道掘進中，掘錨機組這一掘進技術，大大提升了煤礦巷道掘進的效率和安全性，促進了我國煤炭資源的高效、安全、高質(zhì)量生產(chǎn)。因此，對于掘錨機組掘錨一體化掘進技術的分析是很有必要的。

1 掘錨機組掘錨一體化掘進技術分析

1.1 掘錨機組掘錨一體化掘進技術的組成

在煤炭開采過程中，煤礦巷道掘進的危險性相對較高，為了提升煤礦巷道掘進的安全性，煤炭企業(yè)需要設置有效的支護技術，防止頂板或者巷壁出現(xiàn)坍塌，造成安全事故。作為煤礦巷道掘進技術，掘錨機組具備較高的安全性，其一體化掘進主要由以下三個方面實現(xiàn)。

第一，掘錨機組，在掘錨一體化掘進技術中，掘錨機組是核心內(nèi)容，掘錨機組兼?zhèn)渚蜻M機和錨桿鉆機的功能，通過兩者的有效融合，實現(xiàn)了掘錨的平行施工，有助于掘進效率的提升。經(jīng)過長期發(fā)展之后，掘錨機組的功能越來越完善，主要由掘錨作業(yè)平行施工機組以及煤后支護機組組成。隨著我國煤炭行業(yè)的自動化發(fā)展，煤礦巷道的掘進要求隨之增加，我國開始從國外引進掘錨機組，并投入了大量的資金用于掘錨機組的研發(fā)，以期研發(fā)出適用于我國煤礦與地質(zhì)條件的掘錨機組。

第二，錨桿支護技術，在煤礦巷道掘進中，錨桿支護是主要的安全防護措施，能夠保障掘進作業(yè)的安全。錨桿支護技術主要是應用金屬件或者玻璃鋼制成桿柱，然后鉆取相應的孔洞，將其錨固于煤礦巷道硐室周圍的巖體中，以此提高巖體的穩(wěn)定性，從而發(fā)揮其支護作用。錨桿支護技術具有支護效果好、操作簡單且成本低廉等優(yōu)勢。將我國某煤炭企業(yè)為例，該企業(yè)在引進掘錨機組的同時，提高對錨桿支護技術的重視，選擇金屬件作為錨桿，并按照矩形形狀進行錨桿的布置，通過錨桿頂端樹脂的應用，提高錨桿的支護效果；選擇鋼絞線作為錨索，并在頂端設置兩個錨固劑，根據(jù)圍巖屬性不同，支護參數(shù)要隨時改變，然后將錨索錨固，確保錨索和巖層面始終保持垂直狀態(tài)，在保障掘進安全的同時，提高了巷道掘進速度。

第三，后續(xù)配套技術，雖然掘錨機組一體化掘進技術具有顯著的優(yōu)勢，結合了采煤機及錨桿鉆機的功能，但是仍舊需要與后續(xù)配套技術進行配合應用，共同完成煤礦巷道掘進作業(yè)。其中，掘錨機組主要負責裝煤、落煤及運輸作業(yè)；錨桿支護技術主要負責支護作業(yè)。但是在實際的煤礦巷道掘進作業(yè)中，煤炭企業(yè)需要確保各個作業(yè)環(huán)境順利完成，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)一體化、自動化、機械化掘進。因此，煤炭企業(yè)需要配合應用后續(xù)配套技術，保障煤礦巷道掘進作業(yè)的順利完工[1]。

1.2 掘錨機組掘錨一體化掘進技術的優(yōu)勢

觀察國外的掘錨機組應用狀況可知，掘錨機組在煤礦巷道掘進中具有顯著的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾點：

第一，提高掘進效率，該技術能夠有效提升煤礦的成巷速度及掘進速度，其截割滾筒能夠在6米的范圍內(nèi)實現(xiàn)一次成巷，有助于開采效率的提升，而且掘錨機組中應用了導軌式強力液壓錨桿鉆機，能夠節(jié)約支護時間。

第二，提升錨桿支護質(zhì)量，應用掘錨機組進行一體化掘進，能夠有效提升錨桿支護的質(zhì)量，保障錨桿支護的效果。在頂板暴露之后，操作人員可以及時安裝錨桿，防止頂板在錨桿支護之前出現(xiàn)離層現(xiàn)象。與此同時，錨桿機組具有臨時支護系統(tǒng)，其頂推力可達40kN，能夠?qū)崿F(xiàn)頂板的預壓縮，將施加的頂推力轉(zhuǎn)化成錨桿的預緊力，從而提升錨桿的支護質(zhì)量與支護效果。

第三，改善開采作業(yè)環(huán)境，掘錨機組能夠一次成巷，其巷道成型相對較好，掘錨機組的控制人員可以處于安全的巷道內(nèi)進行遙控操作，在很大程度上提高了掘進作業(yè)的安全性。與此同時，在掘錨機組掘進的過程中，其操作具有顯著的自動化及現(xiàn)代化特征，再加上良好的錨桿支護效果，使得掘進勞動強度顯著降低[2]。

2 掘錨機組掘錨一體化掘進技術在煤礦巷道掘進中的應用

2.1 一體化掘進技術的應用要點

2.1.1 掘錨機組作業(yè)要點

在應用一體化掘進技術進行煤礦巷道的掘進施工時，開采人員需要將中線作為掘進基礎，將一米的距離作為一個循環(huán)，進行截割掘錨機作業(yè)。開采人員首先要把截割頭操作油缸抬起在巷道頂板位置，然后再切入煤礦巷道的煤體中，實現(xiàn)從上往下的切割；在掘錨機組切割到煤層底板的部位時，掘錨機司機合理控制好截割頭的垂直位置，在保障巷道底板平整的基礎上，完成底煤的切割；當所有余煤裝載完成之后，掘錨機司機需要再次調(diào)整截割頭的位置，開始下一個循環(huán)，實現(xiàn)掘錨機組在煤礦巷道中的一體化掘進。

2.1.2 裝載運輸作業(yè)要點

掘錨機組中的裝載運輸設備主要是指中部輸送機以及收集頭機構。在實際的截割作業(yè)過程中，掘錨機司機需要確保收集頭機構利用自身的耙爪裝載機構將所有的落入煤輸送到中部輸送機中，然后再由中部輸送機將開采的煤塊輸送到掘錨機后方的連運一號車中，連運一號車會將煤塊破碎后均勻運輸?shù)娇珧T式輸送機中；最后，由跨騎式輸送機運輸?shù)侥z帶輸送機中，從而將煤塊運輸?shù)街鬟\輸系統(tǒng)中，完成煤塊的裝載運輸作業(yè)[3]。

2.1.3 支護作業(yè)要點

在應用錨索支護方式時，開采人員需要按照如下流程進行支護操作，為掘錨機的掘進提供安全保障：

第一，操作人員需要做好錨桿鉆眼工作，在進行錨索支護之前，掘錨機的司機需要利用遙控設備將掘錨機調(diào)整為支護狀態(tài)，伸出穩(wěn)定靴，支起掘錨機的液壓支撐，合理控制掘錨機中的支護梁伸縮閥與前后傾斜閥，在煤礦巷道的工作頂板位置，完成頂棚的支護。需要注意的是，當司機操控掘錨機鉆臂的擺動閥門時，需要確保兩側(cè)的鉆架都可以觸碰到鉆眼部位，并根據(jù)事先設計決定的眼深和具體的煤礦巷道高度，選擇相匹配的鉆桿完成安裝工作，最后使用旋轉(zhuǎn)閥與鉆機給進閥，控制鉆桿完成鉆眼操作，并將鉆桿旋轉(zhuǎn)退出。

第二，在錨索安裝的同時，操作人員需要在第一步中打好的鉆孔內(nèi)放置樹脂，然后再填入錨索。具體的操作流程如下：將錨索的下部位安裝于攪拌器中，并將鉆箱升到錨索的底部，和鉆眼距離約60厘米的部位即可；然后繼續(xù)升高鉆箱，并進行轉(zhuǎn)動，完成錨索攪拌操作。需要注意的是，操作人員需要掌握好錨索外漏長度及提升轉(zhuǎn)動的速度，并將攪動時間控制在10-12秒。

第三，固定錨索，在樹脂凝固之后，需要通過掘錨機錨桿機司機的人工操作，安裝錨索具以及錨索托盤。具體的操作要求如下，支護工需要將錨索的外露部分和掘錨機的張拉泵頭連接在一起，另一名開采操作人員需要張拉錨索，確保錨索的初錨力達到相應要求初張力。張拉完成之后，松開張拉泵進行下一個錨索的張拉。

2.2 一體化掘進技術的應用實例

本文將國家能源集團神東煤炭集團布爾臺煤礦作為研究對象，分析其掘錨機組一體化掘進技術的應用。在該煤礦中，一體化掘進技術廣泛應用于順槽，其中以22207運輸順槽為例，其總長度為4800米，巷道煤層的傾角1-3°，上覆基巖的厚度在280-315米之間；松散層的厚度在12-28米之間，夾矸厚度在0.2-7.2米之間不間斷伴隨。在進行該煤礦巷道的掘進時，煤炭的破、落、裝載運輸和巷道支護均由掘錨機組和配套設備完成，實現(xiàn)了一體化掘進。開采人員選擇MB670型掘錨機以及LY2000型連運一號車，具體的掘進操作與上述流程別無二致，這里不再贅述。應用一體化掘進技術，布爾臺煤礦22207運輸順槽每天掘進32米，月進尺為800m，有效解決了煤礦存在的回采工作面接續(xù)緊張問題，實現(xiàn)了煤礦的高效開采。

具體而言，一體化掘進技術的實踐應用優(yōu)勢有以下幾種：第一，掘錨機的司機能夠通過遙控設備控制煤礦巷道的掘進，司機本人處于安全性較高的巷道內(nèi)，提高了煤礦開采的安全性，而且無線遙控操作可以使司機更為準確地掌握煤礦巷道的掘進層位，使煤礦巷道的掘進一次成型，降低了煤礦巷道的管理難度，有助于開采質(zhì)量的提升；第二，掘錨機組能夠同時進行頂錨、錨索以及幫錨的長期支護，不需要進行頻繁調(diào)機，而且掘錨機的履帶不會對煤層底板造成破壞，有助于開采效率和安全性的提升；第三，掘錨機組主要進行單巷掘進，能夠?qū)崿F(xiàn)一次成巷，在很大程度上簡化了巷道后期的維護工序，而且不需要或者很少需要開調(diào)車硐室，從而降低了掘進工程量，避免煤礦巷道開采作業(yè)中出現(xiàn)無效掘進，有助于掘進效率的提升。

2.3 一體化掘進技術的完善

在實際的掘錨機組一體化掘進技術應用過程中，因為我國煤礦在生產(chǎn)技術以及地質(zhì)條件方面與國外存在較大的差異，所以煤礦企業(yè)需要進行我國煤礦適應性的分析，明確巖層條件、煤層傾角以及巖石硬度等地質(zhì)條件，選擇合適的型號的掘錨機。比如，在布爾臺煤礦中掘錨機組將頂錨桿安裝的部位設置在迎頭的1.9米處，將幫錨桿安裝在距離迎頭的2.9米處。而在其他煤礦巷道中，煤炭企業(yè)需要根據(jù)實際狀況設置錨桿的安裝部位。

與此同時，因為掘錨機組采用一次進刀成巷作業(yè)，使得巷道斷面呈現(xiàn)出矩形。再加上掘錨機組具備相對較大的截割滾筒寬度，通常在6米之間，這就要求煤礦巷道具備較大的斷面。但是就實際狀況而言，僅有神東煤炭集團以及大同企業(yè)的礦區(qū)能夠達到這一范圍，大部分礦區(qū)的煤礦巷道都在4.5米左右。因此，在進行掘錨機組一體化掘進技術的應用時，需要進行技術調(diào)整與更新，確保其應用于4.5米寬的煤礦巷道，促進我國煤礦行業(yè)的自動化發(fā)展[4]。

3 結語

綜上所述，掘錨機組能夠顯著提升煤礦巷道掘進的效率，保障煤炭開采的安全性，需要受到煤炭企業(yè)的重視。通過本文的分析可知，煤炭企業(yè)需要加強掘錨機組的引進與開發(fā)，結合我國煤礦的地質(zhì)狀況與巖體條件，研發(fā)出適用于我國煤礦巷道掘進的掘錨機組，充分發(fā)揮出掘錨機組的重要作用，促進我國煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，帶動我國經(jīng)濟發(fā)展。希望本文的分析可以為相關研究提供理論參考。

參考文獻

[1]武德正，魏喜紅.煤礦巷道掘進裝備關鍵技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析[J].山西能源學院學報，2018，31（01）：53-55.

[2]邢海波，馬琳.復雜地質(zhì)條件下煤礦巷道掘進支護技術的應用淺談[J].山東工業(yè)技術，2018，（04）：113.

[3]劉琰.煤礦巷道掘進技術的現(xiàn)狀與發(fā)展研究[J].決策探索（中），2018，（01）：15-16.

[4]王育虎.煤礦高效掘進技術的研究[J].機械管理開發(fā)，2016，31（06）：141-142.