連續(xù)多段小角度煤巷掘進(jìn)煤流工藝的優(yōu)化

劉淑強(qiáng) 王德勇 陳兆哲

（兗州煤業(yè)股份有限公司興隆莊煤礦，山東 濟(jì)寧 272102）

隨著礦井開(kāi)采年限的增加，掘進(jìn)工作面的設(shè)計(jì)愈加復(fù)雜，沿空施工的掘進(jìn)巷道越來(lái)越多。為保證沿空施工時(shí)煤柱的留設(shè)、煤炭資源回收率及后期設(shè)備安裝的需要，巷道經(jīng)常設(shè)計(jì)為拐彎較多且距離較短。以往巷道拐彎都是采用增加刮板輸送機(jī)滿足巷道的掘進(jìn)煤流運(yùn)輸，刮板輸送機(jī)設(shè)備故障率較高，且職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，掘進(jìn)效率低。為此，研究膠帶輸送機(jī)小角度拐彎工藝與轉(zhuǎn)角錨網(wǎng)支護(hù)工藝，提高掘進(jìn)速度，減小勞動(dòng)強(qiáng)度與設(shè)備投入量非常必要。

1 工程概況

興隆莊煤礦3306（下）軌順掘進(jìn)工作面位于三采區(qū)，其西部與3305（下）綜放工作面（已回采）緊鄰，南部為5319綜放工作面（已回采），西南為5318綜放工作面（已回采），北部為日菏高速公路保護(hù)煤柱。巷道沿3305（下）綜放工作面采空區(qū)施工，設(shè)計(jì)全長(zhǎng)359m。為保證沿空掘進(jìn)時(shí)與采空區(qū)的煤柱及煤炭資源的回收率，軌順末段119m設(shè)計(jì)為7段連續(xù)小角度調(diào)斜施工（Y軸方向偏移34.5m），配套EBZ220型掘進(jìn)機(jī)與DSJ80膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸煤流。

3306 （下）軌順采用錨網(wǎng)支護(hù)，基本支護(hù)形式為錨網(wǎng)錨索聯(lián)合支護(hù)。巷道交岔點(diǎn)及圍巖破碎帶等特殊地點(diǎn)，采用在錨網(wǎng)支護(hù)基礎(chǔ)上加密錨索，或支設(shè)單體支柱、錨架聯(lián)合支護(hù)等支撐式支護(hù)方式以加強(qiáng)支護(hù)。設(shè)計(jì)頂錨桿錨固方式為全長(zhǎng)錨固，幫部錨桿為加長(zhǎng)錨固。3306（下）軌順斷面為梯形斷面，上凈寬4.8m，下凈寬5.4m，高度3.8～4.0m。

3306 （下）軌順設(shè)計(jì)使用單軌吊進(jìn)行物料及設(shè)備的運(yùn)輸，原設(shè)計(jì)施工方案為在軌順末段調(diào)斜施工時(shí)，安設(shè)兩部40T刮板輸送機(jī)配合膠帶輸送機(jī)進(jìn)行煤流運(yùn)輸。此方案需要施工準(zhǔn)備安裝40T刮板輸送機(jī)所需電纜、延長(zhǎng)單軌吊運(yùn)輸線路、安裝刮板輸送機(jī)等工序，施工環(huán)節(jié)較多，設(shè)備投入量大，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且刮板輸送機(jī)的設(shè)備故障率較高，不能有效提高掘進(jìn)效率，保證設(shè)備開(kāi)機(jī)率。

2 施工方案

2.1 設(shè)計(jì)采用膠帶輸送機(jī)小角度轉(zhuǎn)角運(yùn)輸方案

為實(shí)現(xiàn)膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎運(yùn)行，如圖1所示，采取兩個(gè)措施：（1）托輥內(nèi)側(cè)向膠帶輸送機(jī)運(yùn)行方向傾斜，得到托輥軸線與法線方向夾角ψ，該角叫做安裝支撐角；（2）將膠帶內(nèi)側(cè)抬高，得到承載托輥組中間托輥或回空托輥的軸線與水平面之間夾角γ，該角叫做內(nèi)曲線抬高角，R叫做轉(zhuǎn)彎半徑。曲線的形成對(duì)于剛性支架運(yùn)輸機(jī)，可采用加密支架過(guò)渡（H架間距為1.1m），以便形成曲線，并應(yīng)允許ψ與γ調(diào)節(jié)，在曲線段兩端應(yīng)設(shè)置過(guò)渡段，在此段上φ0角與γ角逐漸增大到曲線段應(yīng)有值。膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎段內(nèi)側(cè)上下膠帶加設(shè)直立抗輥，既能使輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生向外的力來(lái)平衡輸送帶向心力，又能防止膠帶跑偏超出可控范圍。φ0角應(yīng)在可能范圍內(nèi)取大一些，以便于托輥與膠帶之間的摩擦系數(shù)增大。原則上轉(zhuǎn)彎并不受轉(zhuǎn)角大小限制，但轉(zhuǎn)角過(guò)大不能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際則轉(zhuǎn)彎不能形成。

圖1 膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)角運(yùn)輸設(shè)計(jì)圖

7段調(diào)斜中，每一段相比上一段向右調(diào)整角度約5°30″，最后第7段比巷道第一段轉(zhuǎn)角前正方位調(diào)整20°30″。為滿足膠帶輸送機(jī)的運(yùn)輸，根據(jù)巷道轉(zhuǎn)角要求，設(shè)計(jì)制作套組連接桿，配合人工調(diào)整膠帶內(nèi)外側(cè)高度，保證膠帶輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)跑偏。

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)及巷道轉(zhuǎn)角加工制作套組連接桿，始終保持內(nèi)側(cè)連接桿比外側(cè)連接桿短；

（2）根據(jù)巷道轉(zhuǎn)角，計(jì)算出膠帶外側(cè)與內(nèi)側(cè)的高差，現(xiàn)場(chǎng)使用坡度儀人工調(diào)整每一節(jié)膠帶H架，確保滿足設(shè)計(jì)高差要求；

（3）設(shè)計(jì)加工的套組連接桿中，增加托輥的數(shù)量及調(diào)節(jié)寬度，保證調(diào)節(jié)效果；

（4）轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)設(shè)置立輥對(duì)上下膠帶進(jìn)行抗偏調(diào)節(jié)。

為保證膠帶輸送機(jī)在巷道轉(zhuǎn)角處運(yùn)行過(guò)程中的安全，在各轉(zhuǎn)角位置安設(shè)靈敏可靠的急?？刂瓢粹o，且在轉(zhuǎn)角位置施工地錨錨桿，用高強(qiáng)度鋼絲繩將H架與地錨連接牢固。轉(zhuǎn)角處膠帶輸送機(jī)內(nèi)側(cè)安設(shè)安全護(hù)網(wǎng)，嚴(yán)禁人員進(jìn)入內(nèi)側(cè)。

膠帶輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，每班人員定期巡查轉(zhuǎn)角處托輥、H架及立輥轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性，發(fā)現(xiàn)損壞等問(wèn)題后及時(shí)進(jìn)行更換。如出現(xiàn)膠帶磨損嚴(yán)重或?yàn)⒚旱惹闆r時(shí)，及時(shí)調(diào)整托輥和立輥位置，對(duì)膠帶進(jìn)行調(diào)偏。

2.2 巷道轉(zhuǎn)角支護(hù)方案

巷道設(shè)計(jì)錨網(wǎng)支護(hù)排距為1.0m，按照正常巷道施工，巷道每排兩端排距相同，在以往的巷道拐彎或轉(zhuǎn)角施工中，均采用截取合適長(zhǎng)度的鋼帶在拐彎或轉(zhuǎn)角位置重新支護(hù)。這樣不僅不利于巷道的拐彎及轉(zhuǎn)角，同時(shí)增加了工序和材料的使用，造成浪費(fèi)。為此，設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)角支護(hù)方案，如圖2所示。

按照設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角交叉點(diǎn)距離，提前在距離拐中1m位置時(shí)，在截割與支護(hù)的工序中，左側(cè)鋼帶排距增加為1.1m，右側(cè)鋼帶排距縮小為0.9m，同時(shí)每排鋼帶相比上排鋼帶向右側(cè)偏移0.1m施工，巷道轉(zhuǎn)角位置兩幫使用掘進(jìn)機(jī)前后順齊直。

圖2 轉(zhuǎn)角巷道支護(hù)大樣圖

通過(guò)采取上述轉(zhuǎn)角支護(hù)方案，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際截割與支護(hù)過(guò)程中，未出現(xiàn)不便于施工的工序。轉(zhuǎn)角方案實(shí)施后，一是節(jié)省了轉(zhuǎn)角施工造成的鋼帶等材料的浪費(fèi)；二是提高了掘進(jìn)速度，一次截割支護(hù)就能完成巷道轉(zhuǎn)角；三是有利于巷道成型的控制，幫部未出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)角及交錯(cuò)，增加了巷道順滑度及后期巷道的使用方便性。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)轉(zhuǎn)角支護(hù)方案及膠帶輸送機(jī)的轉(zhuǎn)向改造方案，較好地提高了巷道掘進(jìn)支護(hù)速度，縮短施工工期，優(yōu)化了施工工藝，減少了設(shè)備的投入，簡(jiǎn)化了煤流運(yùn)輸系統(tǒng)。相比刮板輸送機(jī)大大降低了機(jī)電事故率，省去了安裝刮板輸送機(jī)的工序，提高了生產(chǎn)效率，保證了安全生產(chǎn)。