厚煤層掘錨一體機(jī)快速成巷技術(shù)工藝研究

馬 瑞

（山西高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤礦機(jī)械化得到大幅提高，特別是工作面綜采技術(shù)的日漸成熟，采煤速度和掘進(jìn)速度的矛盾更加突出。提高巷道掘進(jìn)機(jī)械化水平，實(shí)現(xiàn)快速、安全、高效掘進(jìn)已成為各大煤業(yè)集團(tuán)主要研究的課題，也是廣大技術(shù)人員的攻關(guān)方向[1-4]。

1 工程概況

高河能源E2311工作面膠帶順槽掘進(jìn)層位為3#煤層，煤層平均厚度為6.1m，距煤層底板1.30m含一層0.15m泥巖夾矸。煤層偽頂為中粒砂巖，直接頂為中粒砂巖、細(xì)粒砂巖，煤層直接底為泥巖，老底為細(xì)粒砂巖-砂質(zhì)泥巖-泥巖。E2311工作面膠帶順槽沿煤層底板掘進(jìn)，巷道底板標(biāo)高在+485～+528m。該巷道自里程107.3m處采用風(fēng)鎬掘進(jìn)40m，該段巷道掘?qū)?.0m，巷道掘高3.55m；然后采用JOY-12CM30型掘錨一體機(jī)掘進(jìn)至巷道里程1833.445m位置后停掘，該段巷道掘?qū)?.3m，掘高3.55m。

2 巷道掘進(jìn)工藝

2.1 巷道掘進(jìn)施工順序

根據(jù)巷道設(shè)計(jì)圖紙，先采用風(fēng)鎬進(jìn)行正巷掘進(jìn)施工，掘進(jìn)40m后，采用JOY-12CM30型掘錨一體機(jī)進(jìn)行巷道掘進(jìn)施工。按照巷道圖紙到達(dá)鉆場(chǎng)位置時(shí)同步施工鉆場(chǎng)，到達(dá)橫貫位置時(shí)同步施工橫貫，之后繼續(xù)進(jìn)行正巷掘進(jìn)施工。

2.2 正巷施工

采用JOY-12CM30型掘錨一體機(jī)進(jìn)行巷道掘進(jìn)作業(yè)，DSJ-100型皮帶出煤。施工順序：運(yùn)料→延伸DSJ-100皮帶機(jī)尾→掘錨機(jī)割煤、出煤→敲幫問(wèn)頂→臨時(shí)支護(hù)→永久支護(hù)。

（1）頂板完整巷道一次成形

① 掘錨機(jī)截割時(shí)，首先使截割頭升到設(shè)計(jì)高度，并伸展至巷道全寬，從上向下截割直至底板。割煤達(dá)到1000mm并割到煤層底板，此時(shí)最大控頂距為2200mm，最小控頂距為1200mm，將截割頭深入煤墻直至鏟板頂住煤墻，準(zhǔn)備巷道支護(hù)。

② 敲幫問(wèn)頂并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，將頂鋼帶、頂網(wǎng)放置于機(jī)組中間兩臺(tái)頂錨桿鉆機(jī)的液壓支柱上，升起液壓支柱，并使液壓支柱有效接頂。

③ 按要求打設(shè)錨桿及錨索，完成永久支護(hù)后開(kāi)始下一循環(huán)作業(yè)。

（2）頂板破碎不易控制

① 截割頭從巷道頂板處緩慢進(jìn)刀500mm，向下刷至底板，打設(shè)超前錨桿以控制頂板。之后再?gòu)南锏理敯逄幘徛M(jìn)刀500mm，然后向下刷至底板，此時(shí)最大控頂距為1700mm，最小控頂距為700mm。將截割頭深入煤墻直至鏟板頂住煤墻，準(zhǔn)備支護(hù)。

② 敲幫問(wèn)頂后，使用MQT風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)緊跟迎頭進(jìn)行支護(hù)時(shí)，割煤完成后機(jī)組截割頭不伸入正面煤墻，使用兩側(cè)頂鉆機(jī)將頂鋼帶、頂網(wǎng)頂起，然后在中間兩臺(tái)頂鉆機(jī)上順巷道方向放置兩塊大板（大板要伸至迎頭，規(guī)格為2000×250×80mm），升起中間兩臺(tái)鉆機(jī)的液壓支柱，使大板挑起頂網(wǎng)和頂鋼帶并有效接頂。

③ 按要求打設(shè)錨桿及錨索，完成永久支護(hù)后開(kāi)始下一循環(huán)作業(yè)。

（3）頂板破碎局部冒落

① 截割頭從巷道頂板處緩慢進(jìn)刀500mm，后向下刷至底板，打設(shè)超前錨桿進(jìn)行控頂。再?gòu)南锏理敯逄幘徛M(jìn)刀500mm，后向下刷至巷道高度2/3處，邊退機(jī)邊向下刷，最后截割頭落至巷道底板上，同時(shí)停止機(jī)組小溜和橋式轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，停止出煤，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)截割頭，使煤把截割頭埋起來(lái)。此時(shí)最大控頂距為1200mm，最小控頂距為200mm。

② 敲幫問(wèn)頂后進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，如幫部及正面煤墻有片幫現(xiàn)象，幫部要及時(shí)打設(shè)單體錨桿進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，正面煤墻使用兩塊大板（規(guī)格為2000×300×50mm）緊靠煤墻，然后分別用大板（規(guī)格為2000×300×50mm）一端頂住機(jī)組鏟板，一端頂住緊靠正面煤墻的大板，進(jìn)行防煤墻片幫防護(hù)。

③ 人工使用MQT型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)打設(shè)工作面頂部第一排中間4根錨桿，打設(shè)完畢后開(kāi)始下一循環(huán)掘進(jìn)作業(yè)。第一排剩余錨索和兩頂角錨桿可滯后一排用掘錨機(jī)打設(shè)。當(dāng)頂板極難控制時(shí)，必須及時(shí)打設(shè)兩頂角錨桿。

2.3 鉆場(chǎng)及橫貫施工

鉆場(chǎng)和橫貫施工時(shí)，人工利用風(fēng)鎬分臺(tái)階施工，上臺(tái)階必須保證高度在2.5m，先施工上臺(tái)階部分，深度及寬度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，頂幫進(jìn)行永久支護(hù)完成后，在永久支護(hù)下進(jìn)行掘下臺(tái)階。

3 巷道支護(hù)參數(shù)

（1）頂板支護(hù)

每排6根錨桿，規(guī)格為Φ22-2400mm，排距1000mm，兩肩角錨桿外斜20°布置，距幫均為300mm，中部?jī)筛^桿內(nèi)斜10°布置，間距1200mm，其他錨桿垂直打設(shè)，間距為875mm。錨桿采用雙鋼筋托梁連接，鋪設(shè)金屬網(wǎng)護(hù)表，采用一支CK2335和一支Z2360型樹脂藥卷錨固。每排打設(shè)2根錨索，規(guī)格為Φ22×8300mm，間排距2200×1000mm，垂直于頂板打設(shè)，采用一支CK2335和兩支Z2360低粘度樹脂藥卷錨固。

（2）巷幫支護(hù)

每幫打設(shè)3根錨桿，規(guī)格為Φ22-2400mm，分兩次打設(shè)，上部?jī)筛^桿滯后迎頭5m打設(shè)，下部一根錨桿滯后迎頭15m打設(shè)。3根錨桿等間距布置，間排距1200×1000mm，頂角錨桿距頂板300mm打設(shè)，底角錨桿距底板850mm，均垂直巷幫打設(shè)，使用W短鋼帶進(jìn)行支護(hù)，工作面?zhèn)葞弯佋O(shè)塑料網(wǎng)，煤柱側(cè)幫鋪設(shè)金屬網(wǎng)；采用一支CK2335和一支Z2360型樹脂藥卷錨固。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 勞動(dòng)組織圖表

根據(jù)礦井勞動(dòng)作業(yè)安排，采用“三八”制作業(yè)，每班工作八小時(shí)。生產(chǎn)班每班安排12名作業(yè)人員，檢修班安排16名作業(yè)人員，巷道日進(jìn)尺為12m。為保證掘進(jìn)施工效率，需保證掘進(jìn)作業(yè)人員數(shù)量，并科學(xué)管理，合理安排各工序施工。作業(yè)時(shí)間如表1所示，正規(guī)作業(yè)循環(huán)圖如圖1所示。

圖1 E2311工作面膠帶順槽正規(guī)循環(huán)圖

4.2 掘進(jìn)效率分析

E2311工作面膠帶順槽采用掘錨一體機(jī)施工1685.845m。根據(jù)巷道施工統(tǒng)計(jì)，單月最高進(jìn)尺400m，平均月進(jìn)尺為350m。采用“綜掘機(jī)+單體錨桿鉆機(jī)”進(jìn)行掘進(jìn)施工的同類巷道，月平均掘進(jìn)進(jìn)尺為150m。由此對(duì)比可知，采用掘錨一體機(jī)掘進(jìn)施工效率相比原施工工藝提高133.3%，巷道掘進(jìn)效率得到明顯提升，有助于緩解礦井采掘銜接緊張局面。采用掘錨一體機(jī)后，改進(jìn)了施工工藝，優(yōu)化了作業(yè)流程，提高了作業(yè)效率。

表1 作業(yè)時(shí)間表

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)JOY-12CM30型掘錨一體機(jī)在高河能源E2311工作面膠帶順槽的試驗(yàn)可知，巷道最高月進(jìn)尺為400m，平均月進(jìn)尺為350m，相比原“綜掘機(jī)+單體錨桿鉆機(jī)”巷道掘進(jìn)效率提高133.3%，巷道掘進(jìn)效率得到明顯提升，并且優(yōu)化了作業(yè)流程，為礦井后續(xù)推廣提供了經(jīng)驗(yàn)。