回坡底煤礦東一采區(qū)綜掘設(shè)備拐彎技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

李 鑫

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤礦，山西 臨汾 031400）

引言

從巷道拐彎角度設(shè)計(jì)、使用綜掘機(jī)尺寸、拐彎半徑選擇、運(yùn)輸出渣系統(tǒng)等因素，分析了不同巷道拐彎采用的綜掘機(jī)拐彎施工工藝，實(shí)現(xiàn)巷道綜掘機(jī)拐彎期間的安全高效掘進(jìn)[1]。拐彎施工期間用綜掘機(jī)直接截割并帶動(dòng)二運(yùn)帶式輸送機(jī)整體拐彎，采用臨時(shí)單軌吊梁吊掛二運(yùn)機(jī)頭向帶式輸送機(jī)卸載矸石，鄰近拐正時(shí)安裝刮板輸送機(jī)搭接帶式輸送機(jī)運(yùn)矸[2]。將新型掘進(jìn)機(jī)與運(yùn)輸裝置之間的連接裝置、新型液壓系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦的生產(chǎn)實(shí)際中，通過(guò)對(duì)比，新型綜掘快速掘進(jìn)技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[3]。

1 工程概述

1.1 10-112 切巷基本情況

10-112 切巷長(zhǎng)200 m，工作面坡度5°下，傾角3°（左高右低），涌水量10 m3/h，采用矩形斷面，錨網(wǎng)梁錨索聯(lián)合支護(hù)。巷道斷面規(guī)格為掘?qū)? 400 mm，掘高3 400 mm，凈寬5 200 mm，凈高3 300 mm。支護(hù)形式采用錨網(wǎng)梁、錨索聯(lián)合支護(hù)。頂錨桿“七七”布置，間排距850（800）mm、1 000 mm，老山側(cè)幫錨桿“四四”布置，間排距900 mm、1 000 mm，煤壁側(cè)幫錨桿“四四”布置，間排距900 mm、1 000 mm，肩窩幫錨桿距頂300 mm，底角錨桿距底板400 mm。錨索與頂錨桿成排布置，錨索“三三”布置，選用Φ18.9 mm×4 800 mm 鋼絞線，排距3 000 mm，錨索間距為1 650 mm，距老山側(cè)1 050 mm，距煤壁側(cè)1 050 mm。

1.2 快速掘進(jìn)設(shè)備參數(shù)

EJM270/4-2 掘錨一體機(jī)外形尺寸為長(zhǎng)×寬×高=11.9 m×4.6 m×3.1 m（機(jī)身前4 m 設(shè)備寬4.6 m、后3 m 設(shè)備寬3.5 m）。EJM270/4-2 掘錨一體機(jī)截割滾筒寬4.9～5.4 m，兩側(cè)伸縮長(zhǎng)度0.25 m；鏟板寬度4.5～5.4 m，兩側(cè)伸縮長(zhǎng)度0.45 m。EJM270/4-2 掘錨一體機(jī)刮板輸送機(jī)溜頭長(zhǎng)3 m，左右擺動(dòng)夾角為45°。CMM5-20 煤礦用液壓錨桿鉆車機(jī)外形尺寸為長(zhǎng)×寬×高=11.9 m×4.4 m×3.1 m。自移機(jī)尾長(zhǎng)度為22 m，橋式轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)19 m。EBZ-200 綜掘機(jī)外形尺寸為長(zhǎng)×寬×高=10.6 m×3.6 m×1.8 m。

1.3 快速掘進(jìn)裝備拐彎

將掘錨一體機(jī)、錨桿鉆車、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)分家→掘錨一體機(jī)配合錨桿鉆車進(jìn)行拐彎并擺正→將錨桿鉆車、自移機(jī)尾開(kāi)至A 段末端→安裝40 t 溜子與錨桿鉆車進(jìn)行搭接→40 t 溜子運(yùn)輸掘進(jìn)40 m→拆40 t 溜子→安裝電磁滾筒皮帶→施工B 段到位。

2 工業(yè)設(shè)計(jì)

井下工作面巷道在拐彎開(kāi)口前，根據(jù)礦井工作面實(shí)際情況，制定出具體施工方案，按照快速掘進(jìn)設(shè)備的尺寸參數(shù)和特殊情況、施工巷道高度和寬度、開(kāi)口位置和開(kāi)口方位角度，設(shè)計(jì)出綜掘機(jī)（快速掘進(jìn)裝備）拐彎開(kāi)口施工曲線設(shè)計(jì)圖及錨桿錨索布置支護(hù)設(shè)計(jì)圖，并制定相應(yīng)支護(hù)設(shè)計(jì)。以A 段巷道向B 段巷道拐彎為例，綜掘機(jī)（快速掘進(jìn)裝備）拐彎開(kāi)口設(shè)計(jì)中包含綜掘機(jī)（快速掘進(jìn)裝備）拐彎開(kāi)口跨度設(shè)計(jì)以及綜掘機(jī)拐彎開(kāi)口期間A、B 兩條巷道支護(hù)設(shè)計(jì)。

1）綜掘機(jī)（快速掘進(jìn)裝備）拐彎開(kāi)口剩余10～15 m前，需要縮小A 段掘進(jìn)巷道錨桿、加密錨索，調(diào)整錨索排距、錨索支護(hù)形式等，拐彎開(kāi)口時(shí)期加強(qiáng)對(duì)A 段巷道的頂板管理，以快速掘進(jìn)裝備順利通過(guò)。

2）巷道拐彎設(shè)計(jì)開(kāi)口位置時(shí)，要調(diào)整加強(qiáng)B 段巷道開(kāi)口處兩幫支護(hù)狀態(tài)，要把菱形網(wǎng)、高強(qiáng)錨桿調(diào)整為塑料網(wǎng)和塑料錨桿，以使快速掘進(jìn)裝備在拐彎開(kāi)口期間快速截割施工。

3）綜掘機(jī)（快速掘進(jìn)裝備）拐彎開(kāi)口施工B 段巷道時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行短掘短支，掘進(jìn)一排，永久支護(hù)一排，同時(shí)縮小B 段巷道錨桿、錨索排距（在原基礎(chǔ)上縮小100～200 mm），并根據(jù)拐彎開(kāi)口跨度情況合理布置錨索，以加強(qiáng)B 段巷道拐彎開(kāi)口期間頂板管理。

3 綜掘機(jī)拐彎開(kāi)口技術(shù)

1）現(xiàn)有巷道與綜掘機(jī)機(jī)身中心線成45°夾角時(shí)，綜掘機(jī)機(jī)身前后兩點(diǎn)間的距離為綜掘機(jī)拐彎的最小距離。首先確定開(kāi)口巷道的3 個(gè)點(diǎn)，即開(kāi)口巷道的左幫、右?guī)图爸行狞c(diǎn)。綜掘機(jī)機(jī)身中心線角度與現(xiàn)有巷道成45°角時(shí)，以綜掘機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度為斜邊，依據(jù)三角函數(shù)算出理論開(kāi)口位置距開(kāi)口巷道右?guī)蜑?.9 m。以綜掘設(shè)備最寬部分的一半1.8 m 計(jì)算，為綜掘設(shè)備最寬部分能夠順利通過(guò)拐彎，按照三角函數(shù)計(jì)算后開(kāi)口處應(yīng)向外再平移2.6 m，所以得出綜掘機(jī)理論拐彎位置距開(kāi)口右?guī)拖锏罏?1（4.6+3.9+2.6）m，如圖1所示。

圖1 開(kāi)口跨度設(shè)計(jì)示意圖

2）綜掘機(jī)施工道開(kāi)口巷道左幫時(shí)，要拆除綜掘機(jī)中轉(zhuǎn)皮帶，同時(shí)對(duì)皮帶進(jìn)行回縮，綜掘機(jī)退至距原巷道迎頭12 m 開(kāi)口處，綜掘機(jī)（快速掘進(jìn)裝備）安裝一部40 t 溜子與原巷道已回縮的皮帶搭接進(jìn)行煤（矸）運(yùn)輸。按照確定的拐彎開(kāi)口位置，由綜掘機(jī)機(jī)進(jìn)行開(kāi)口。按照確定的三角區(qū)邊線，綜掘機(jī)進(jìn)刀截割第一個(gè)循環(huán)，第一個(gè)循環(huán)分三部分，首先進(jìn)刀施工三角區(qū)部分，截割施工后對(duì)三角區(qū)中巷道頂板及拐彎巷道進(jìn)行永久支護(hù)，支護(hù)施工完成后，綜掘機(jī)移動(dòng)并擺動(dòng)綜掘機(jī)截割臂（EBZ-260 綜掘機(jī)截割臂允許擺動(dòng)角度33°），進(jìn)行第一個(gè)循環(huán)第二部分截割，施工后后對(duì)第二部分施工巷道及頂板永久支護(hù)，再后施工第一個(gè)循環(huán)中第三部分。第一個(gè)施工循環(huán)完后，按照第一個(gè)循環(huán)施工方法進(jìn)行其他4 個(gè)循環(huán)，直至綜掘機(jī)在B 巷道擺正。綜掘機(jī)拐彎開(kāi)口現(xiàn)場(chǎng)施工期間三角區(qū)邊線部分實(shí)際刷擴(kuò)成弧形，根據(jù)弧形跨度逐步進(jìn)行回縮。綜掘機(jī)拐彎期間綜掘機(jī)的前進(jìn)、調(diào)整，要及時(shí)移動(dòng)延長(zhǎng)40 t溜子溜槽同時(shí)調(diào)整40 t溜子方向。A 段施工完成后，將綜掘機(jī)（快速掘進(jìn)裝備）后退20 m 對(duì)右?guī)瓦M(jìn)行刷寬0.7 m 形成吊裝硐室，巷寬由5.4 m 增加為6.1 m；1 號(hào)、2 號(hào)機(jī)分家運(yùn)輸，2 號(hào)機(jī)緊靠A 段右?guī)停? 號(hào)機(jī)拐彎刷擴(kuò)時(shí)2 號(hào)機(jī)做好接煤工作，自移機(jī)尾緊跟2號(hào)機(jī)運(yùn)輸。

4 快速掘進(jìn)裝備拐彎方法

4.1 拐彎曲線參數(shù)

先將掘錨機(jī)一體機(jī)退后13.8 m，對(duì)巷道左幫刷擴(kuò)開(kāi)口。首先在A 段及B 段口各安一組中線（中線左為0.8 m），根據(jù)原A 段內(nèi)中線來(lái)確定拐彎期間的弧度（中線距左幫的距離）；拐彎期間排距0.9 m 進(jìn)行施工，即第一排跨度1.2 m，第二排跨度1.5 m，第三排跨度1.9 m，第四排跨度2.3 m，第五排跨度2.7 m，第六排跨度3.1 m，第七排跨度3.8 m，第八排跨度4.5 m，第九排跨度5.8 m，第10 排跨度6.3 m；拐彎開(kāi)口6 m后巷道支護(hù)參數(shù)按照B 段支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行施工如圖2所示。

圖2 掘進(jìn)機(jī)拐彎示意圖（單位：mm）

4.2 掘錨一體機(jī)拐彎施工方法

掘錨一體機(jī)從A 段向左拐彎時(shí)，先將掘錨一體機(jī)退后至距B 段右?guī)?3.8 m 處，而后采用掘錨一體機(jī)截割滾筒對(duì)左幫刷擴(kuò)拐彎開(kāi)口，將滾筒縮至4.9 m擺動(dòng)機(jī)身使左側(cè)滾筒緊貼煤壁，啟動(dòng)滾筒后利用滾筒伸縮部分（0.25 m）進(jìn)刀，進(jìn)刀后上下擺動(dòng)截割臂進(jìn)行成巷，隨后采用“剃頭”方式向前移動(dòng)機(jī)身并伸出大臂進(jìn)行刷擴(kuò)達(dá)規(guī)定寬度；期間及時(shí)核對(duì)中線確?？缍确弦?，拐彎跨度達(dá)不到掘錨一體機(jī)拐彎要求時(shí)，掘錨一體機(jī)不能繼續(xù)向前刷擴(kuò)時(shí)，采用人工使用風(fēng)鎬對(duì)拐彎刷擴(kuò)區(qū)域進(jìn)行局部刷擴(kuò)，或者將掘錨一體機(jī)退至進(jìn)刀位置擺動(dòng)機(jī)身重新“剃頭”達(dá)到要求，直到滿足掘錨一體機(jī)拐彎刷擴(kuò)要求時(shí)，再使用掘錨一體機(jī)進(jìn)行拐彎刷擴(kuò)。

5 結(jié)論

1）綜掘機(jī)、掘錨一體機(jī)直接開(kāi)口，簡(jiǎn)化了掘進(jìn)工藝，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度及生產(chǎn)材料消耗，替代炮掘、人工拐彎開(kāi)口難度，施工工序簡(jiǎn)單，施工安全系數(shù)高，提高了煤礦安全。

2）機(jī)械化巷道拐彎開(kāi)口的實(shí)現(xiàn)，使用綜掘機(jī)（快速掘進(jìn)裝備）拐彎開(kāi)口配合40T 溜子出矸，割煤裝煤機(jī)械作業(yè)，減少了人工出渣勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率大大提高。