EBZ—320型掘進(jìn)機(jī)在大斷面硬巖巷道快速掘進(jìn)研究與應(yīng)用

李旭亞 李苗 常合文

摘 要：隨著綜采新技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，以及瓦斯治理工程的增加，一面五巷已經(jīng)成采面的標(biāo)配，加之現(xiàn)代化大型采掘設(shè)備在煤礦開(kāi)采中的不斷應(yīng)用，大斷面巷道的快速掘進(jìn)變得尤為重要。目前平頂山礦區(qū)大斷面硬巖巷道普遍采用炮掘施工，平均月進(jìn)尺不到80m，單進(jìn)水平較低，嚴(yán)重制約了礦井的發(fā)展，大斷面硬巖巷道綜掘快速掘進(jìn)技術(shù)的研究及應(yīng)用可在很大程度上幫助礦井克服采掘比例失調(diào)的不利因素，提高掘進(jìn)速度，改善礦井瓦斯治理，對(duì)保證礦井持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)具有十分重要的意義，是礦井高產(chǎn)高效生產(chǎn)的重要組成部分。

關(guān)鍵詞：安全高效礦井；構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜多變

實(shí)驗(yàn)巷道概況：

戊9.10-21070機(jī)巷高位瓦斯抽采巷布置在煤層頂板細(xì)至中粒砂巖與砂質(zhì)泥巖互層中，距離煤層頂板10-16m，大部分地段巖石普氏系數(shù)f<8.0，巷道斷面凈寬×凈高為5.1m×3.7m，為錨網(wǎng)索支護(hù)的拱形斷面。

應(yīng)用情況

該項(xiàng)目已于2017年度在平煤股份八礦實(shí)施并獲得成功，月平均進(jìn)尺能力由原來(lái)炮掘時(shí)的80米提高到260米以上；提高工作效率225%以上，獲得了良好的安全效果及社會(huì)效益。為建設(shè)安全高效礦井打下設(shè)備基礎(chǔ)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益643萬(wàn)元。

1、掘進(jìn)機(jī)選型

掘進(jìn)機(jī)的性能優(yōu)劣是綜掘巷道快速掘進(jìn)能否實(shí)現(xiàn)的又一重要因素，井下工作條件復(fù)雜且掘進(jìn)巖巷時(shí)振動(dòng)沖擊力大，選擇與工作狀況相適應(yīng)的掘進(jìn)機(jī)，保證設(shè)備能連續(xù)工作，以提高掘進(jìn)效率成為了關(guān)鍵。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參觀考察，徐工EBZ320和股份公司常用大功率掘進(jìn)機(jī)（三一EBZ260和太原EBZ300）進(jìn)行對(duì)比分析，在整機(jī)重量上，設(shè)備功率方面，硬巖巷道截割適用性方面，切割范圍方面，抓地爬坡能力方面，監(jiān)控方面，內(nèi)外噴霧方面，在油箱容積上，主油泵型號(hào)方面，吸油方式上，行走減速機(jī)廠家和型號(hào)上，運(yùn)輸馬達(dá)方面，主要液壓元件方面，整機(jī)油缸和截割減速機(jī)上，液壓原件配套及接頭方面，主結(jié)構(gòu)件保修期，各部位連接處襯套材料，懸臂段與截割部連接方式上，整機(jī)尺寸和最大不可拆卸件尺寸方面等多種因素分析可知，徐工集團(tuán)EBZ320型掘進(jìn)機(jī)在使用、效率、維修和配件整理上優(yōu)于三一EBZ260和太原EBZ300型掘進(jìn)機(jī)，且能滿足大斷面巷道掘進(jìn)需要，截割能力強(qiáng)，能截割巖石硬度不大于10，因此在該工作面使用徐工集團(tuán)EBZ320型掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。

2、系統(tǒng)配套選擇型

1）系統(tǒng)配套分析

由于傳統(tǒng)的排矸方式為耙斗機(jī)跟礦車或耙斗機(jī)跟皮帶，其排矸系統(tǒng)不能夠達(dá)到連續(xù)性，根本無(wú)法組織大斷面巷道快速成巷。要解決此問(wèn)題，可嘗試構(gòu)建連續(xù)排矸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)破巖與排矸平行作業(yè)，能夠達(dá)到集中、連續(xù)排矸效果。

2）皮帶輸送機(jī)選型

根據(jù)膠帶輸送機(jī)的適用范圍，查表選擇一種膠帶輸送機(jī)，選出的膠帶輸送機(jī)要滿足下列要求：工作地點(diǎn)生產(chǎn)工藝的要求；膠帶的寬度及速度要滿足運(yùn)輸生產(chǎn)率及貨載塊度的要求；為了是膠帶平穩(wěn)運(yùn)行，膠帶在兩托輥間的垂度不能超過(guò)托輥間距的2.5%；為了保證運(yùn)輸工作的可靠性，膠帶與主動(dòng)滾筒之間的摩擦力應(yīng)有15%-20%的備用；要求膠帶有足夠的強(qiáng)度。

3、掘進(jìn)巷道斷面及支護(hù)參數(shù)優(yōu)化

1）支護(hù)斷面優(yōu)化

巷道斷面設(shè)計(jì)合理與否關(guān)系到破巖量、裝巖量的大小，直接關(guān)系到巷道的掘進(jìn)速度。采用綜掘法（懸臂式掘進(jìn)機(jī)）掘進(jìn)的巷道，一般采用矩形斷面或拱形斷面。斷面尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，則需要考慮巷道用途、存放和通過(guò)設(shè)備尺寸、行人寬度和安全間隙要求、通風(fēng)等方面因素，合理選擇巷道斷面尺寸。戊9.10-21070機(jī)巷高位巷優(yōu)化前設(shè)計(jì)采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，斷面為寬×高=5.1×3.2m的斜梯形。

優(yōu)化后考慮到該高位瓦斯抽采巷埋深大，地壓大，服務(wù)年限較長(zhǎng)，適于選擇抗壓能力較強(qiáng)的半圓拱形斷面。結(jié)合戊9.10-21070機(jī)巷高位巷地質(zhì)條件，選用直墻半圓拱形斷面。因該巷道采用型掘進(jìn)機(jī)施工，考慮EBZ320掘進(jìn)機(jī)較大、行人寬度和安全間隙、通風(fēng)等方面要求，選擇巷道掘進(jìn)寬×高為5100 mm×3700 mm，面積為16.1 ㎡。

2）支護(hù)參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)井下現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息驗(yàn)證對(duì)初始設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，使設(shè)計(jì)更加趨于合理。例如，當(dāng)巷道表面位移過(guò)大時(shí)，說(shuō)明巷道支護(hù)強(qiáng)度偏小，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)支護(hù)；當(dāng)巷道頂板無(wú)離層、表面位移很小時(shí)，可以適當(dāng)減小支護(hù)密度，為實(shí)現(xiàn)大斷面硬巖巷道綜掘快速施工提供技術(shù)保障。

4、施工方案優(yōu)化

1）正規(guī)作業(yè)循環(huán)優(yōu)化方案

在施工過(guò)程中選擇合適的作業(yè)方式、正規(guī)循環(huán)也是加快巷道掘進(jìn)的關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前快速掘進(jìn)成功的案例，多數(shù)是采用四六作業(yè)制，多循環(huán)方式組織生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)“三八”制作業(yè)循環(huán)方式進(jìn)行優(yōu)化，即將原來(lái)的“八點(diǎn)半班檢修，半班進(jìn)尺；四點(diǎn)和零點(diǎn)進(jìn)尺”優(yōu)化為“四六掘進(jìn)，三八輔助、檢修”新型混合作業(yè)循環(huán)的方式，極大的減少檢修所占用有效開(kāi)機(jī)時(shí)間，同時(shí)增加每天正規(guī)循環(huán)的次數(shù)。

2）多工序交叉平行作業(yè)

在施工的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各工序進(jìn)行分解，在安全的前提下最大限度的實(shí)現(xiàn)多工序交叉平行作業(yè)，提高了勞動(dòng)效率，穩(wěn)定提升單進(jìn)水平，如：頂部錨桿支護(hù)與幫底部錨桿平行作業(yè)；延長(zhǎng)膠帶與施工錨桿平行作業(yè)；補(bǔ)后部錨桿、運(yùn)料、截割出砟、膠帶調(diào)整平行作業(yè)；打頂幫錨桿、延長(zhǎng)膠帶機(jī)尾、皮帶機(jī)檢修、機(jī)電設(shè)備檢修、延長(zhǎng)電纜、維護(hù)掘進(jìn)機(jī)平行作業(yè)；交接班與接風(fēng)水管平行作業(yè)。這樣，每個(gè)工序互不影響，保證了正規(guī)循環(huán)的進(jìn)行。

5、綜合除塵技術(shù)

通過(guò)各類噴霧的合理利用，形成了一套以“掘進(jìn)機(jī)內(nèi)外噴霧+KCS除塵風(fēng)機(jī)+觸控式噴霧+光控式噴霧+ 雙流噴霧”為主的一體化綜合除塵技術(shù)，有效降低了粉塵濃度，降塵率達(dá)到98%，為巖巷綜掘快速掘進(jìn)創(chuàng)造了有利的條件。

大斷面硬巖巷道綜掘快速成巷關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)施，保證了掘進(jìn)機(jī)和單體支護(hù)設(shè)備的高效使用，提高了開(kāi)機(jī)率，增大了大斷面硬巖巷道的掘進(jìn)生產(chǎn)能力，顯著地降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，在安全的前提下減少了材料消耗，實(shí)現(xiàn)了安全、高產(chǎn)、高效。

參考文獻(xiàn)

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