综掘机在突出矿井架棚支护半煤岩巷中快速掘进的应用

综掘机在突出矿井架棚支护半煤岩巷中快速掘进的应用

陈更根

（淮北矿业集团工程建设公司 安徽 淮北 235000）

摘 要：在突出矿井半煤岩巷中使用综掘机新技术、新方法，总结了在巷道支护是架棚情况下，使用综掘机快速掘进技术，成效显著，提高了进度，缓解了建井工期及采掘接替紧张的矛盾。针对现场实际，又对综掘机的个别部件进行了改进，提高工效，提出了突出矿井使用综掘机一些亟待解决的问题。 关键词：突出矿井 半煤岩巷 综掘机 快速掘进 架棚支护

1 矿井基本情况

淮北矿业青东煤矿是集团公司实施“大投入、大开发、大跨越”发展战略，“七年建成八对矿井”战略规划中非常重要的一对大型矿井，年设计能力180万吨，于2007年10月开工建设，要求2010年12月联合试运转，工期紧，任务重。矿井自然灾害严重，水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大自然灾害齐全，是少有的煤与瓦斯突出矿井，煤层厚度1.5m～2.0m左右，属急倾斜煤层，倾角都在30～50°。 2 传统方式半煤岩巷掘进

青东煤矿施工队在掘半煤岩巷时，传统方式都是采用7655风锤打眼放炮，人工装车、人力推车的落后方式，它的缺点：工人体力劳动强度大，生产效率低。推车工作量大，每班的煤矸运输完全靠人工装车、推车，一条巷道当开始掘进时，若掘的巷道进尺在100m以内，工人推车距离短，工人的效率没有明显影响，但当掘到后阶段500～600m时，进度受到严重影响，推车的工作量越来越大。对经济效益、减轻工人的劳动强度及构建合谐企业都不利，进度慢，每月仅能掘50～80m。一般情况下，完成一个采面的机、风巷作业，特别是架棚支护巷道，时间长达6～7个月。另一方面，因巷道沿中线跟煤层施工，巷道就存在起浮大，坡度时常出现大于+7‰，当出现这种情况后：(1)必须要严格执行《煤矿安全规程》第362条明确规定的严禁人力推车。为保证安全，必须在巷道中安装多台内齿轮调度绞车牵引轻重车，造成后续运输需用的人员多，有时一条巷道多达7台小绞车。绞车工、信号工、把勾工人员多，提升环节复杂。(2)当一台小绞车出现故障时，其它环节均受影响，迎头也无法掘进。(3)现场作业人员多，也是一个很大的安全隐患。由于掘进的严重滞后，造成青东煤矿建井工期及采掘接替严重影响，常常出现后续工作安排被动局面。何况更没有时间执行“先抽后采”的规定，按上级要求的突出工作面准备出来后，瓦斯抽排时间必须不小于180d以上的规定都无法执行。

3 综掘机在架棚支护半煤岩巷中掘进

为改进落后、进度很慢的掘进方式，青东煤矿在2010年8月开始，在架棚支护半煤岩巷中使用综掘机掘进，选用了质量较好的辽宁沈阳三一重型装备有限公司生产的EBZ-200型综掘机，后续运输采用SP-80可伸缩带式输送机。个别巷道的后续运输既有带式输送机又配有SGW-40T刮板输送机，确保综掘机可连续作业。EBZ-200型综掘机的二运带式输送机，厂家设计生产时仅长度6m，当每小班都要掘5～6m时，第二小班要延输送带，为了能连续掘进2个小班再延输送带,将二运带式输送机加工制成总长12m。由于二运带式输送机是和综掘机铰接，处于悬空状态，从力臂计算，综掘机二运支撑油缸就不能支撑12m长的二运带式输送机，二运的左右摆动也受到限制，也影响主运带式输送机。通过改造，自制加工能左右摆动带4个小轮子的小跑车，安装在主运带式输送机的机尾架上，12m长的二运带式输送机与小跑车用螺栓联接，这样，综掘机前后移动时就能带动二运带式输送机及小跑车在主运带式输送机尾架上前后移动。由于小跑车有转向作用，当综掘机需左右转向时，小跑车也能转动一定角度，不受二运带式输送机的影响，通过一系列的改进，青东煤矿使用综掘机获得成功。

4 半煤岩巷使用综掘快速的优点

(1)提高了工效，彻底解决了青东煤矿投产工期及接替紧张被动局面。在2010年10月， 726机巷掘进期间，利用交接班时间用手提钻机打瓦斯校检孔，测K1、△h2值，测试分析无突出危险性，确定每循环允许进尺，通过循环校检，为掘进进尺创造安全条件，在三班掘进的情况下，半煤岩巷架棚支护下月进度高达280m。现在，青东煤矿使用综掘机，一般情况下，一条机、风巷道2～3个月就能掘完，工效比传统的炮掘提高3倍以上。

(2)极大减轻了工人的劳动强度。和传统掘进相比，工人用不着装车、推车这样的繁重体力活，仅仅是操作综掘机、带式输送机等，从事一些辅助工作。

(3)现场作业人员减少。使用综掘机，一个小班仅10～12人就可作业，但传统的人工炮掘，一个小班人员少则20人，多则达30人。人员的减少，对安全也是一个极大的好处。

(4)减少迎头跨冒落事故的发生。传统的炮掘，因放炮的振动，煤层自重等原因，巷道顶板极易垮冒落；现在，因用综掘机，围岩振动小，迎头垮冒落现象基本消除。 5 综掘设备现场改进

(1)伸缩保护外筒的改进。在架棚支护半煤岩巷中掘进时，由于又是急倾斜煤层，倾角达到30～50°，煤层厚度仅1.5m左右，综掘机掘进时不可避免要掘部分顶底板岩石。但顶、底板的岩石硬度系数变化大,底板有时远大于顶板，综掘机在迎头掘进中，因截割臂上安装有带拐臂的伸缩保护外筒，若煤层顶板在左侧，综掘机带拐臂的伸缩保护外筒也在左侧时，由于顶板侧的煤矸、滑矸较软，硬度系数小，拐臂在左侧受到的阻力小，不影响综掘机的掘进速度，正常时每小班掘进4m，最高达到5m。当综掘机完成该巷道作业，掉头掘对面另一巷道时，此时综掘机上带拐臂的伸缩保护外简在迎头的右侧，即煤层的底板侧。现场掘进中，因底板侧岩石硬度系数大，且青东煤矿是用U29钢支护的架棚巷道，拐臂受较硬岩石的影响大，特别是在掘支护用的“腿窝”时，拐臂受到的阻力大，每个小班仅能掘进2～3m，且工人操作的劳动强度大,严重影响掘进进度。针对使用综掘机存在的上述问题，通过现场观察和分析，提出了综掘机无论掘哪一条巷道时，带拐臂的伸缩保护外筒都能在顶板侧的方案。EBZ-200型综掘机厂家生产时带拐臂的伸缩保护外筒在左侧，且不能随便对称安装在右侧，为了达到左右都能安装且正常使用的要求，具体改进方案是：在综掘机右侧截割臂上对称焊接和左侧同样的座子一个，作为连接带拐臂的伸缩保护外筒的油缸用，加工制作一个右侧用的带拐臂的伸缩保护外筒，这样，综掘机截割臂上形成2个固定的油缸座子，一台综掘机配有左右带拐臂的伸缩保护外筒各一个，一个安装在综掘机上，另一个在设备库备用。综掘队在使用中，根据综掘机所掘的巷道，很方便地选择在综掘机上安装带拐臂的左伸保护外筒或带拐臂的右伸缩外筒。此改造技术通过一个多月的使用，综掘机在掘进中，带拐臂的伸缩保护外筒完全不受煤层底板硬岩的影响，提高了综掘机的工效

(2)加工制作小跑车利用SP一80带式输送机机尾架作为小跑车的轨道，综掘机前后移动带动二运带式输送机及小跑车也前后移动。二运带式输送机的小跑车成功使用，解决了频繁延输送带的工作量，从原来的每个小班延输送带变成每天延输送带。 6 存在的问题

(1)综掘机撤退困难。当一条巷道掘进到位后，由于后面安装有带式输送机，行人侧过于狭窄，综掘机无法从巷道带式输送机侧退出，撤退综掘机的过程是：先将带式输送机拆散放到巷道的一侧，人工操作综掘机后退到原来巷道口的安装硐室，再将巷道的带式输送机重新安装，作为下一步工作面采煤运输使用。

(2)防尘效果差，综掘机作业时粉尘严重。从各煤矿的资料显示，有的综掘机内外喷雾装置都有，个别还在迎头安装除尘风机，但总的来讲，除尘效果均不理想，所以，使用综掘机作业的巷道．解决防尘是一个亟待解决的课题。安全也存在一些隐患，主要是近距离操作，一但迎头煤与瓦斯突出，人员后撤困难。若推广使用远距离操作，实现司机远距离控制综掘

机，就能解决发生突出时的安全危险。

(3)辅助油缸问题。通常综掘机自身带有4个较大的辅助油缸，它的作用是，当综掘机遇到较硬的煤岩或局部夹矸等，综掘机受到的阻力较大，机器产生的振动较大，影响掘进效果，此时就要将辅助油缸伸出，支撑到巷道的顶部，起着稳定和减少振动的作用。这种方法，在锚网巷道使用效果显著，但对架棚巷道．辅助油缸极易顶在支撑的梁子上，巷道支撑要受到破坏。青东煤矿综掘机在掘进遇到此类现象时，没有使用辅助油缸，所以作业中机器振动较明显。

(4)人为多掘岩层，设备易损坏。由于急倾斜煤层自重的原因，易垮落。通过实践，现场的做法：综掘机多掘岩头，煤层虽然有1.5m厚，由于是急倾斜煤层，煤层自重和瓦斯压力大等原因，迎头煤层易垮落。在实际工作中，采用仅掘1m厚的煤层，把煤层撇在底板，其余均掘顶板岩石。优点是煤层不再出现垮冒落现象，缺点是进度慢，综掘机掘煤层和掘岩层的速度不一样，配件消耗量也增加，维修量、故障也增加，存在着一种拼设备的现象。 6 结束语

通过综掘机在青东煤矿架棚支护半煤岩巷中的成功使用，实现了淮北矿业集团公司在其它类似矿井综掘机械化的推广，提升了集团公司掘进机械化发展水平，也有力地推动了淮北矿业掘进系统机械化的发展进程。综掘机械化在各类巷道的探索和成功实践，将成为集团公司综掘机械化发展的典范，促进了集团公司采掘机械化总体目标的实现。 参考文献：

[1]姚庆汉，余开清．地质条件与开采安全[J]．矿山压力与顶板管理。2002． [2]瞿刚．综掘机司机(机电)[M]．北京：煤炭T业出版社。2008． [3]蔡春源．新编机械设计手册[K]．沈阳：辽宁科技出版社。1993． [4]徐永圻．煤矿开采学[M]．徐州：中国矿业大学出版社。1999．

[5]马新民，钟光耀．煤矿机械[M]．徐州：中国矿业大学出版社。1993．

作者简介： 陈更根，（1976～）男，江西高安，工程师，毕业于华北矿业高等专科学校，主要从事井巷工程、矿井通风与安全、煤与瓦斯防治等技术工作。

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