鲁鹤鸣

(中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

凉水井煤矿为解决掘进工作面多人化、工作量大、进尺少、高投入低回报的难题，分析了该煤矿的地质条件及巷道具体尺寸，合理地搭配了快速掘进系统，即改革现有的掘进系统，以提高巷道掘进效率，减少掘进队伍数量来实现减员提效[1]。该快速掘进系统经实际运行取得了较好的效果。

1 快速掘进系统

快速掘进系统主要用于综采工作面布置巷道，整套系统是以JA340型掘锚机为龙头，并配备两臂帮锚机、可弯曲带式输送机、迈步式自移机尾等，实现掘、锚、运三位一体的高效、平行作业。其掘锚机采用了全遥控操作，可避免因割煤过程中采煤司机距离迎头太近而带来的安全隐患问题，提高了安全可靠性。其系统框架示意如图1所示。

1-掘锚机;2-帮锚机;3-可弯曲带式输送机;4-迈步式自移机尾。图1 快速掘进系统框架示意图

2 开采工艺

1) 快速掘进。以掘锚机为开采龙头，生产能力25 t/min，开采范围2 800～3 800 mm，采用伸缩式截割滚筒巷道一次成型，依靠推移油缸进行掏槽，保护底板,增大截割推力；铲板采用伸缩式铲板,以适应不同巷道的宽度；在割煤掏槽时，截割滚筒、铲板和运输刮板机可同时往前移动，保证了割下的煤炭第一时间完全运送到帮锚机上。

2) 安全支护。在掘进过程中，掘进、支护、运输同时工作,互不影响。临时支护装置对顶板及时支护，可以有效地提高锚护操作人员的操作环境安全系数。掘锚机配备4台顶锚钻机，2台帮锚钻机可同时进行支护作业，其余锚杆可由随后两臂帮锚机完成，钻机转矩为315 Nm，转速为600 r/min。

3) 持续运输。由两臂帮锚机将掘锚机割下的煤炭转运到可弯曲带式输送机上，通过与迈步式自移机尾的搭接，煤炭可以不断地落入可弯曲带式输送机上，并运送出工作面，从而完成连续快速运输。可弯曲带式输送机可根据不同情况选择搭接距离(35～100 m)，每个单班无需延伸输送带，其输送机的连续运输能力为1 200 t/h。可弯曲带式输送机最小转弯半径为8 m，能在弯曲状态下平稳地运送物料[2]。

4) 控制通信。工作面全面覆盖监控系统、数据上传装置，组建故障数据库是通过防爆无线网络传送到地面,可有效监控井下重要部位的实时状况和整套系统的参数,监控每台设备的用电情况,如图2所示[3]。

图2 无线网络示意图

5) 辅助工作。生产工作人员无需进行看护电缆、水管、带式输送机及清理浮煤等工作，既降低了劳动强度及工作时间，又减少了人员配置。掘锚机采用湿式除尘系统，优化了井下工作环境，有利于工作人员的身体健康。

6) 安全系统。整套设备在联动过程中，如遇到突发状况，可就近按下任何一个急停开关，则整套设备停止运行。这样可第一时间保证井下工作人员安全,避免生产运输过程中引起的任何故障,达到协调、连续、高效安全运行的目的[4]。

3 巷道断面及支护要求

施工巷道为42203带式输送机运输巷位于422盘区北部，西侧连通422盘区隧道北区辅运大巷，南侧为42203辅运巷，北侧为实煤区。巷道设计总长度为2 741.17 m，目前已经掘进723 m。设计断面形式为矩形，掘宽和净宽均为5 400 mm，掘高为3 250 mm，净高为3 150 mm。42203胶运巷采用锚网索联合支护顶板采用锚网索支护。锚杆顶部采用φ18×2 100 mmⅡ级螺纹钢筋锚杆支护，排列方式为六矩形布置，间排距均为1 000 mm×1 000 mm。锚索一、二菱形布置，间排距2 500 mm×2 000 mm，沿巷道中心对称布置，锚索垂直于巷道顶板层理面施工，锚索长度为7 300 mm，采用φ15.24 mm的钢绞线加工而成。

4 应用效果

本系统于2018年6月开始使用，截至2018年8月底已完成42203辅运掘进工作，总进尺1 780 m，其中单班最高进尺28 m，日最高进尺53 m，月最高进尺1 028 m。快速掘进系统打破了传统的掘进理念，打造了协调、连续、高效的掘进工作面[5]。快速掘进系统的成功使用，不仅提高了掘进工作效率，还减少了人员使用并提高了安全保障。这种合理搭配方式适应巷道条件，保证了井下的安全生产,值得推广应用。