智能高效炮掘生產(chǎn)新模式的實踐與應用

竇衍來 王 昊 張 健

（棗礦集團高莊煤業(yè)有限公司，山東 微山 277605）

1 引言

高莊煤業(yè)有限公司隸屬山東能源棗莊礦業(yè)集團公司，位于山東省濟寧市微山縣境內(nèi)。礦井井田面積32 km2，地質(zhì)儲量為2.8 億t，可采儲量1.3 億t。隨著公司開采年限的增加，礦井采場條件越來越復雜，且受沖擊地壓礦井采掘工作面間距的限制，采掘銜接緊張的矛盾日益突出，特別是涉及到采區(qū)銜接、水平接替的延伸，要求巷道的掘進速度相應加快。為滿足公司采場生產(chǎn)接續(xù)需求，高莊煤業(yè)有限公司掘進專業(yè)部署開展了“一提雙優(yōu)”掘進工作面的構(gòu)建與實踐，形成智能高效“一提雙優(yōu)”掘進生產(chǎn)新模式，為快掘提效提供全新路徑，以應對礦井自然減員、采場條件復雜、萬噸掘進率上升、采掘接續(xù)緊張局面。

2 炮掘生產(chǎn)工藝工序新模式

智能高效“一提雙優(yōu)”掘進生產(chǎn)新模式是“一提雙優(yōu)”在掘進工作面的研究與應用。以西三輔助運輸掘進工作面現(xiàn)場實際為基礎(chǔ)，對裝備升級、生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化、勞動組織優(yōu)化等工作進行科學考量、統(tǒng)籌規(guī)劃，突出安全性、效率性、效益性三性“費效比”綜合分析，打造了裝備保安、生產(chǎn)提效、創(chuàng)新增盈的掘進生產(chǎn)新模式。

2.1 掘進工藝優(yōu)化

2.1.1 改變傳統(tǒng)風鉆打眼工藝

應用CMJ2-17 液壓鉆車打眼，替代傳統(tǒng)的氣腿式風鉆，同時在液壓鉆車上創(chuàng)新配備應用了紅色激光定眼儀、鉆桿角度測量儀。液壓鉆車鉆孔時，利用紅色線激光導向，激光照射的點即是鉆孔位置，便于操作人員觀測判斷，提高了鉆車鉆孔打眼精確度和點眼效率。在打眼的過程中再通過液壓鉆車鉆桿角度測量儀，調(diào)節(jié)打眼角度，滿足不同眼位施工技術(shù)參數(shù)，保障打眼質(zhì)量。與傳統(tǒng)的風鉆相比，液壓鉆車打眼具有打眼速度快、作業(yè)安全性高、循環(huán)進尺高等特點。

2.1.2 改變傳統(tǒng)耙裝機耙裝工藝

應用ZWY-160/56.5L 挖掘式裝載機進行耙裝作業(yè)：一是出矸速度提高。每循環(huán)（按1.8 m 計算）出矸用時約40 min，較使用耙裝機出矸100 min，節(jié)約了60 min，出矸速度提高60%。二是減少挪機時間9 個小班。挖掘式裝載機有行走履帶，可以做到隨掘跟進，出矸及時，實現(xiàn)迎頭交清窩。與傳統(tǒng)耙裝機移機相比，減少了鋪道環(huán)節(jié)，每月可減少耙裝機挪移用時9 個小班。

2.1.3 改變“穿管式”前探臨時支護工藝

在裝載式挖掘機上安裝機載前探梁，突破掘進臨時支護瓶頸，實現(xiàn)掘進臨時支護自動化，較使用穿管式前探梁，使用快捷方便、安全可靠，減少了人工前移前探梁的環(huán)節(jié)。臨時支護用時6 min，較使用穿管式前探梁用時10 min，速度提高40%。

2.1.4 聯(lián)網(wǎng)工藝優(yōu)化

聯(lián)合廠家對井下聯(lián)網(wǎng)工藝進行優(yōu)化，制作應用了CL130 礦用支護網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)機，如圖1 所示。以井下壓風為動力，使用方便，聯(lián)網(wǎng)成型美觀牢固，聯(lián)網(wǎng)速度快，其聯(lián)網(wǎng)效率是手工聯(lián)網(wǎng)的3～5 倍，使用“C”型網(wǎng)扣替代普通扎絲，網(wǎng)扣采用Q425 鋼絲制作，耐銹蝕，其抗拉強度是傳統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)鐵絲3～4 倍。

圖1 CL130 礦用支護網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)機

2.2 運輸系統(tǒng)優(yōu)化

掘進傳統(tǒng)的運輸系統(tǒng)，應用小絞車等設(shè)施運輸材料，需要鋪設(shè)軌道，安裝絞車、安全設(shè)施等用工耗時大，運煤皮帶采用異步電機驅(qū)動裝置啟動時波動大，對皮帶損傷較大。針對以上管理中出現(xiàn)的問題，認真分析研究，進行了優(yōu)化。

2.2.1 后路物料運輸工藝革新

改變了傳統(tǒng)小絞車物料運輸模式，應用WC3Y(B)防爆型無軌膠輪車進行物料運輸，真正地實現(xiàn)了無軌運輸。與應用無極繩絞車、小絞車鋪軌運輸相比，每班可優(yōu)化減員1 人，可節(jié)省安裝、回撤及材料等投入費用。

漢族男生138名，維吾爾族112名，回族11名，哈薩克族6名，其他民族8名；中專生75名，大專生115名，本科生85名。

2.2.2 皮帶驅(qū)動裝置優(yōu)化

應用了永磁變頻皮帶驅(qū)動裝置，代替了傳統(tǒng)的異步電機、減速器、液力耦合器的皮帶驅(qū)動裝置，安裝效率提高50%，具有無齒輪傳動（噪聲更?。?傳動效率高（節(jié)能高效）、 輸出轉(zhuǎn)矩大（運輸距離就更長）、恒轉(zhuǎn)矩控制、由變頻器控制（實現(xiàn)軟啟動）、免維護、故障率低（主從控制）等優(yōu)點。通過與傳統(tǒng)的異步電機對比，永磁變頻皮帶驅(qū)動裝置具有節(jié)能高效、維護量低、輸送距離長、啟動平穩(wěn)、降低皮帶、托輥的沖擊和磨損等優(yōu)點。

2.2.3 應用可視化皮帶區(qū)域集控系統(tǒng)

可視化皮帶區(qū)域集控裝置，如圖2 所示，具有視頻監(jiān)控和故障檢測功能，一個人就可完成整部膠帶機的巡檢，多部皮帶運行時只需一名司機，改變了以往每部皮帶都需安設(shè)皮帶司機的狀態(tài)，減少了多名巡檢人員。同時地面、現(xiàn)場均有視頻顯示終端，發(fā)現(xiàn)人的不安全行為時及時制止，安全系數(shù)進一步提高。

圖2 可視化皮帶區(qū)域集控系統(tǒng)

2.3 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化

監(jiān)測監(jiān)控在掘進工作面施工過程中至關(guān)重要，尤其是爆破作業(yè)后的氣體檢測監(jiān)測，操作人員危險性較大，是安全管理中的重要環(huán)節(jié)。為提高掘進安全檢測監(jiān)測，調(diào)研合作應用新設(shè)備。

爆破作業(yè)后及作業(yè)過程中，應用KRXJ38 智能化自動巡檢機器人（如圖3所示）進行巡檢監(jiān)測監(jiān)控，提高了巡檢效果。（1）該設(shè)備上搭載了一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氧氣等多種氣體傳感器，實現(xiàn)對現(xiàn)場危險氣體及可燃氣體的檢測分析；載有煙霧傳感器和熱成像儀，當有煙霧產(chǎn)生和溫度過高的現(xiàn)象發(fā)生時，能及時報警。（2）具有雙向語音對講功能，可實現(xiàn)前后遠距離語音通信。（3）能將監(jiān)測信息實時傳輸至地面網(wǎng)絡(luò)信息中心和皮帶可視化集控系統(tǒng)顯示器，可隨時監(jiān)控現(xiàn)場，提高管理效率?？蓪崟r在現(xiàn)場和調(diào)度指揮中心控制智能“巡檢機器人”，無需人員進入巡檢，巡檢安全性提高。

圖3 KRXJ38 智能化自動巡檢機器人

2.4 優(yōu)化勞動組織

結(jié)合裝備升級、工藝工序優(yōu)化，在施工過程中不斷優(yōu)化勞動組織，以科學合理匹配人員，發(fā)揮人機效能，提高效率。通過優(yōu)化，該掘進工作面配置人員27 人，較原勞動組織優(yōu)化減員14 人。其中兩個生產(chǎn)班各配置8 人，檢修班配置6 人，噴漿班配置5 人。取消夜班生產(chǎn)，生產(chǎn)時間為6:00—24:00。采取“二七一六”制作業(yè)方式，早班（6:00—13:00）、中班（13:00—20:00）七小時生產(chǎn)，晚班（18:00—24:00）六小時噴漿檢修，與生產(chǎn)班重合兩小時。生產(chǎn)班每班2 個循環(huán)，巖巷平均日進尺6.5 m，月進尺195 m。

2.5 素質(zhì)優(yōu)化提升

著力創(chuàng)新培訓模式，積極構(gòu)建“廠商制造技術(shù)轉(zhuǎn)化為礦井應用技術(shù)、與高等院校合作提高專業(yè)技術(shù)、通過實踐培訓提高操作技術(shù)”的三層級培訓模式，提高駕馭新裝備、新工藝的能力。堅持“一設(shè)備一培訓”學練結(jié)合的原則，創(chuàng)新“理論+實景”培訓方式，選聘高級技師、技師為兼職實訓師，結(jié)合生產(chǎn)工藝、設(shè)備設(shè)施升級情況，實施模塊化崗位實訓，實現(xiàn)人員素質(zhì)和新裝備要求的高度匹配。

3 結(jié)論

通過“一提雙優(yōu)”掘進生產(chǎn)新模式的開展，西三采區(qū)輔助運輸效能得到較大提升。

3.1 單進工效提升

裝備升級前單進水平在100～110 m，裝備升級后巖巷月單進達到195 m，半煤巖巷月單進達到230 m，分別提高86%和119%，工效由0.116 m/工分別提升到0.328 m/工和0.387 m/工，提高182%和233%。

3.2 用工數(shù)量減少

裝備升級前人員配置41 人，裝備升級后配置人員27 人，優(yōu)化減員14 人，人員減少35%。節(jié)省的人員充實到巷道維修、水倉清理、采掘工作面安撤造條件施工中。

3.3 降本創(chuàng)效效果

月降本創(chuàng)效59.085 萬元，年創(chuàng)效709.02 萬元。

（1）掘進單進平均提高102%以上，相當于兩支傳統(tǒng)掘進施工隊伍施工水平。每支傳統(tǒng)掘進隊伍按50 人，每人每月按8000 元計算，可節(jié)省人工成本40 萬元。

（2）在提高單進的同時較普通掘進隊伍優(yōu)化減員14 人，實現(xiàn)每月創(chuàng)效11.2 萬元。

（3）應用無軌膠輪車，每月可減少軌道鋪設(shè)投入7.885 萬元（每月按190 m 計算），鋪設(shè)軌道每米成本415.6 元（按軌道30 kg/m，每米300 元，道板1.2 塊/m，每米 65 元，人工費用每米30 元，道夾板每付道夾板53 元，每米10.6 元，螺絲道釘每米10 元）。