掘進(jìn)機(jī)選型方案的設(shè)計

王 偉

（大同煤礦集團(tuán)宏泰礦山工程建設(shè)有限責(zé)任公司， 山西 大同 037003）

引言

巷道掘進(jìn)作為工作面開采的基礎(chǔ)，其掘進(jìn)效率及質(zhì)量直接決定后續(xù)工作面煤炭的開采[1]。目前，應(yīng)用于巷道掘進(jìn)的設(shè)備有掘進(jìn)機(jī)、鑿巖機(jī)等。應(yīng)用于掘進(jìn)工作面的掘進(jìn)設(shè)備直接決定工作面的掘進(jìn)效率及質(zhì)量，因此，開展對掘進(jìn)機(jī)選型方案的研究是十分有必要的，確保所選掘進(jìn)設(shè)備能夠適應(yīng)煤礦的實際情況，充分發(fā)揮其“破、裝、運(yùn)、支”四個功能。

1 掘進(jìn)機(jī)選型原則

掘進(jìn)機(jī)選型所需遵循的要素包括有截割介質(zhì)的硬度、掘進(jìn)斷面的類型、截割能力以及工作面角度、對地壓力等[2]。

1.1 截割介質(zhì)硬度

根據(jù)掘進(jìn)設(shè)備所應(yīng)用工作面介質(zhì)的硬度，選用匹配的掘進(jìn)設(shè)備，選型依據(jù)如表1 所示。

表1 掘進(jìn)設(shè)備選型依據(jù)及功率

1.2 掘進(jìn)斷面類型

根據(jù)不同的掘進(jìn)斷面類型，選用適當(dāng)?shù)木蜻M(jìn)機(jī)。在實際掘進(jìn)過程中可能出現(xiàn)矩形、梯形以及上圓下方等幾種斷面[3]。當(dāng)掘進(jìn)斷面的面積小于15 m2時，該斷面采用一次成型的切割方式；當(dāng)掘進(jìn)斷面的面積大于15 m2，該斷面采用二次成型的切割方式，要求二次切割的斷面面積小于第一次切割的面積[4]。

1.3 掘進(jìn)機(jī)截割功率

首先，根據(jù)工作面介質(zhì)的硬度初步確定所選懸臂式掘進(jìn)機(jī)的類型；其次，根據(jù)初步所得掘進(jìn)機(jī)的類型通過查表的方式得出該掘進(jìn)機(jī)截割頭截齒的平均直徑和長度；最后，根據(jù)式（1）得出掘進(jìn)機(jī)的截割功率[5]。

式中：N為掘進(jìn)機(jī)的截割功率，D為所選掘進(jìn)機(jī)截割頭截齒的平均直徑，H為截割頭的長度，v為掘進(jìn)機(jī)截割頭的擺動速度，Hw為掘進(jìn)機(jī)的單位功耗。

2 工程概況

本文以C3-5 號層8107 工作面5107 順槽巷為研究載體，5107 巷服務(wù)于8107 工作面開采時的運(yùn)料、回風(fēng)、管線敷設(shè)及行人的需要。107 巷井下位于回風(fēng)大巷西南部，工作面東部為8101 工作面采空區(qū)、西部未開拓，北部為三條盤區(qū)大巷。5107 巷位于C3-5 號層，煤層傾角2°～10°，平均4°。3-5 號層5107 巷開口位于3-5 號層主運(yùn)大巷距主輔聯(lián)巷424 m 處，5107 巷設(shè)計長度1 503 m，沿C3-5 號層煤層底板留頂煤掘進(jìn)。預(yù)計日進(jìn)8.1 m。

2.1 地質(zhì)構(gòu)造

C3-5 號層8107 工作面整體為單斜構(gòu)造，開口處低，切巷高，平均傾角4°。對照相鄰巷道及上覆侏羅系11 號層揭露地質(zhì)情況分析，8107 工作面將揭露2 條斷層，詳見表2。

表2 構(gòu)造情況表

2.2 水文地質(zhì)情況

該工作面地表無河流、湖泊等地表水。我礦石炭系3-5 號層8107 工作面在相對安全區(qū)域范圍內(nèi)，但在兩順槽巷掘進(jìn)過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探，先探后掘”的探放水原則，確保工作面掘進(jìn)安全。兩順槽在掘進(jìn)過程中必須鋪設(shè)108 排水管一趟和流量不小于60 m3/h 水泵兩臺。且工作面的最大涌水量為0.1 m3/min；正常涌水量0.001 m3/min。

3 掘進(jìn)工藝的設(shè)計

根據(jù)C3-5 號層8107 工作面5107 順槽巷介質(zhì)的硬度，選用掘進(jìn)機(jī)的類型為EBZ-260?？傮w掘進(jìn)工藝為：5107 巷在開口前由放頂隊用ZQJC-220/7.2 型氣動架柱式鉆機(jī)進(jìn)行超前探巷，探測孔首先采用探巷設(shè)計中方案一探放水孔，每組3 個孔；巷道掘進(jìn)時采用EBZ-260 型掘進(jìn)機(jī)沿3-5 號煤層底板截割并自行裝煤，由膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤至主運(yùn)大巷皮帶運(yùn)出；5107 巷掘進(jìn)過程中每10 m 在巷道中部用錨索鉆施工一個探頂眼，探明3-5 號層煤層厚度；5107 巷開口時對開口處10 m 范圍內(nèi)支護(hù)進(jìn)行加固，并保護(hù)好開口處管線、電纜，防止損壞。

掘進(jìn)工藝流程如下：安全檢查→割煤→裝煤、運(yùn)煤→安全檢查→臨時支護(hù)→永久支護(hù)→延伸皮帶輸送機(jī)。

3.1 裝煤、運(yùn)煤工藝

運(yùn)煤路線為EBZ-260 型掘進(jìn)機(jī)工作面截割落下的煤→掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)→膠帶輸送機(jī)→3-5 號層主運(yùn)大巷膠帶輸送機(jī)→3—5 號層主運(yùn)漏煤眼→膠帶暗斜井→1070 漏煤眼→主斜井膠帶輸送機(jī)→地面。

3.2 臨時支護(hù)工藝

臨時支護(hù)使用ZLJ 10/21 型機(jī)載超前支護(hù)裝置，掘進(jìn)機(jī)完成截割裝煤作業(yè)后，施工人員把鋼帶按支護(hù)排距放置在機(jī)載前探支護(hù)上，把網(wǎng)片鋪設(shè)在鋼帶上，升起機(jī)載前探。

3.3 永久支護(hù)工藝

該工作面永久支護(hù)采用“錨桿+錨索”的支護(hù)方式。其中，頂錨桿和錨索采用MQT-130 型氣動錨桿（錨索）鉆機(jī)，幫錨桿采用手持式風(fēng)動幫錨機(jī)、7655型風(fēng)動鑿巖機(jī)，頂部錨桿眼打設(shè)采用B19×28 的鉆桿及Φ30 mm 鉆頭，幫錨桿眼打設(shè)采用Φ28 mm 的麻花鉆桿及Φ30 mm 鉆頭。

4 結(jié)語

在進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)選型方案設(shè)計時，不論在掘進(jìn)工作面還是在綜采工作面工作，必須要求所采用的掘進(jìn)機(jī)能夠適應(yīng)工作面的特點（重點關(guān)注地質(zhì)構(gòu)造和水文條件），以確保掘進(jìn)機(jī)能夠高效、安全生產(chǎn)。此外，還需確保在掘進(jìn)過程中裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)（臨時支護(hù)、永久支護(hù)）等工藝滿足實際生產(chǎn)的需求。