煤矿机掘快速掘进技术

2015-03-19靳牛

机械管理开发 2015年8期

关键词：钻车综掘机湿式

靳牛

（山西焦煤霍州煤电集团汾河焦煤公司回坡底煤矿，山西临汾 041000）

引言

和传统的巷道掘进技术相比，综掘工艺更加简单，工序相对较少，目前已经在各个厂矿做到了很好的推广。利用综掘工艺、开机率、配套设施、敖东组织，从根本上提高施工质量。

1 快速综掘技术的概述

在巷道掘进中，运输装置、除尘通风、支护设备、定向测量、运输设备、供电系统共同构成了综掘作业线，最后形成一条互相配合、高效率、机械现代化的系统。为了保障施工进程，必须做好以下两个方面的工作：

1.1 使用技术过硬的掘进机

掘进机作为综掘的关键部分，必须结合工作条件选择。在国外与国内先进技术的刺激下，国内掘进设施的利用与改造得到了很大的发展。当前，国内使用的机型相对较多，如：上海与南京共同研发的ELMB型，淮南与太原分院共同推出的EL－90型，奥地利与淮南共同推出的AM－50型，日本三井与佳木斯共同推出的 MR H－510－41型（简称510型）［1－3］。从当前的发展趋势来看：提高切割水平、扩充应用范畴，确保工作状态，使用高压水射，做好自动控制，将提高元件可靠性。

1.2 转载运输

受不同运输设施影响，综掘作业线逐渐发展为：带式输送＋掘进机作业；刮板输送机＋掘进机；梭车作业＋掘进机；矿车＋掘进机作业。其中，带式运输具有生产效率好、输送能力大等优势，通过刮板能满足长度偏短、变化大的坡度。

2 矿井工艺试验

2.1 试验条件

某轨道运输主要满足行人、进风与运料需求，该大巷的工程量达到1 600m，服务周期为20a，埋深为350m，岩性多为中粗砂岩，普氏系数为：f＝4～6，抗压强度为38MPa，使用的是全断挂网、半圆拱形的锚喷。巷道掘宽、净宽、掘高、净高分别为：5m、4.8m、3.9m和3.8m。净断面与掘断面分别为：15.8m2与16.8m2。

2.2 实验方案

根据当地的地质构造，考虑到经济因素，使用的是CMJ－17HT全液压履带钻车进行打眼，以此减小工作强度，改善钻眼效率；通过孔面爆破，改善爆破效率，提高施工效果。装岩使用的是ZCY60R，可以对4～6辆矿车进行装卸；使用ASPL－6湿式喷射，能有效降低回弹率与粉尘。从设施配置与现场条件反馈的信息来看，当前主要使用的是“边喷边掘，三班掘进“与”三八组织“的工艺进行生产。施工工序是：打眼掘进、定炮、放炮、问顶、初喷装车、支护装车、两帮。工作面使用的是一次性全断面掘进，后面装车、前面打眼。

2.3 施工技术

2.3.1 钻车作业线

在此次巷道运输中，使用的是CMJ－17HT全液履带式钻车进行作业，但它对工艺设备、配套设施、操作过程有很高的要求。该新型装岩机在工作构造、底盘上有很大的创新，具体体现在以下方面：改善了切面的卸载作用，将散料与井下装载集中在一起，从而降低工作强度；自拖拽电缆装置问世以来很好地解决了装岩机工作中的问题；铲装的斗角较大、装满量较高、作业安全、在全轴－半轴联结式底盘中，具有维护方便、可靠性高等优势。

2.3.2 光面爆破

为了获得较好地爆破成果，必须认准炮眼位置、装药量与爆破顺序，使用液压钻车进行打眼，并且配置柱齿钻头与钢钎。通过三级钻车液压进行打眼，沿着纵向使用装药结构，使用煤矿允许的电雷管，段别控制为1～5段，并且最后一根管的延期时间必须在130m／s以内。结合全断面的起爆要求，使用网络串联起爆，调节爆破参数，从而优化炮眼布置，这样才能获得较好的布置方案与爆破成果。通常，眼痕率在85%以上，爆破效率在85%～90%之间，并且每个班使用循环式进尺，中空眼与槽眼的深度为2.2m，其他炮眼的深度为2m（如图1所示）。相应数据如表1所示。

图1 炮眼布置示意图

2.3.3 湿式喷浆

从20世纪80年代开始，锚喷支护就开始应用在巷道中，之前使用的潮喷与干喷，由于回弹率较大与粉尘污染，对施工材料构成了极大地浪费，所以为了更好地解决粉尘污染，必须使用湿式喷射［4］。

表1 爆破数据表

在本次项目中，使用的是SPL－6的湿式喷射，机体内部有备料与喷射两个罐。罐的底部都有横卧螺旋输送，通过在喷射罐注入空气，让湿拌料用螺旋的方式进入输料管；通过压缩空气把物料用稀薄流等方式喷出。一般情况下，喷层具有很高的强度，能够达到30～5MPa，粉尘一般低于10mg／m3，回弹率在12% 左右。正是因为喷射的脉冲较小，所以能很好地改变矿井作业空间。但事实上，湿喷使用的是人工搅拌，工作难度较大，一旦上料不均、搅拌不匀，都将影响喷射质量。

3 增强煤矿机掘快速掘进技术的方法

3.1 优化装备快速掘进

在煤矿机掘进中，必须结合巷道类型优化综掘机，对于顺槽巷道一般使用的是220／160型综掘机；对于半煤则使用230型大功率综掘机；全岩使用的是340型硬岩［6］。在综掘机械化不断扩大的当下，传统的炮掘工艺正在淘汰。在单轨吊辅与皮带主运的情况下，一般使用连续排，而掘进工艺只负责掘进机第一皮带管理，其他的皮带由机电进行管理与维护，以此控制掘进工作量。通过视频监控，在对主系统进行监控的同时，也实现了无人操作，提高工作效率的目的。通过集中运料，将迎头控制在50m以内，单轨吊车在装满物料后，不需要人工就能完成卸料，这样不仅有助于改善场料面貌，同时也是让装箱更加可靠的方法。

3.2 优化工艺提高单进

为了让临时工机械化，巷道更多的是利用液压进行支护装置，以保障支护面转变，最后实现支护机械化、主动和、系统化，避免人工支顶对支护安全构成的影响。同时，必须结合煤层顶板、埋深、地质状况，设计排距，以此确保支护的经济、合理与科学。在向5cm要效益的活动中，循环单位与锚杆排距分别增加5cm，金属网与全岩巷道分别少5cm，在控制基础成型的同时，确保进尺。另外，还可以从降耗节支、利废修旧，充分利用锚杆，安装风筒等形式，控制好风流，以此优化工作环境（如图2所示）。

图2 综掘机除尘风机的原理示意图

3.3 优化组织方案改善掘进成果

针对煤矿掘进存在的问题，为了进一步提高掘进效益，必须优化掘进机工作安排，主要由技术人员、首席技师、维修工、专业大学生构成，在做好综掘机保养、维修与技术攻略的同时，替代传统的机电维修，这样才能真正实现班组化机电生产；通过做好生产考核，从源头上帮助工程提高工作积极性与责任心，以此保障相关设施的安全性。通过选配业务能力较高、管理能力较好的组长进行生产，做好员工调配，让组织生产更加精益。对于衔接工序，除了要合理配置，还必须努力形成掘进队伍，做好迎头掘进与后续工作，这样才能保障工时与工作效率。