综掘机在施工工艺的应用

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［摘要］为了达到2016版《煤矿安全规程》第64条使用耙装机的相关要求，通过对综掘机在大角度上山掘进拐直角施工工艺的研究与应用，现场效果理想，为掘进巷道拐弯摸索一种新的方法。

［关键词］掘进机；大角度上山；直接拐弯；施工工艺

0引言

煤巷剥门一般采用炮掘施工，耙装机或侧卸式装煤机配合刮板输送机出煤。三河尖煤矿7132轨道巷上山角度为21°，无法使用装煤机出煤，而2016版《煤矿安全规程》第64条规定“高瓦斯、煤与瓦斯突出和有煤尘爆炸危险矿井的煤巷、半煤岩巷掘进工作面和石门揭煤工作面，严禁使用钢丝绳牵引的耙装机。”这一条款迫使该矿必须研究替代的施工工艺。而综掘机在煤巷中直接拐弯将很好地解决这个难题。

1工程概况

三河尖煤矿7132轨道巷、切眼巷道净断面均为4.5m×2.6m。巷道直接顶为砂泥岩，深灰、含少量菱铁质团块和较多栉羊齿，荷包叶、苛达木等化石，发育有小滑面和方解石脉，厚度为2.5m；老顶为细砂岩，灰色、夹粉砂岩条带，发育缓波状层理、水平层理，含少量植物化石。7132轨道巷掘进200m后上山角度增加到20°，轨道巷掘进到切眼设计位置后，角度达到21°。由于三河尖煤矿煤尘具有爆炸性危险，不能使用钢丝绳牵引的耙装机，且巷道角度大，无法使用侧卸式装煤机。为解决这一难题，决定研究应用综掘机直接拐切眼的施工方法。

2综掘机垂直拐弯可行性分析

根据7132轨道巷掘进、煤流设备现状直接拐弯需要解决2个问题：一是掘进机设备怎样拐入另一条巷道。7132轨道巷、切眼巷道宽度均为4.5m，而在用的南京晨光EBZ-180综掘机，外形尺寸为10.44m×3.0m×1.62m，不可能直接拐弯进行另一条巷道。这个难点可以通过巷道抹角解决。通过计算，三角形抹角两直角边长度不得小于4.0m。二是掘进出煤问题。综掘机二运共5节皮带架，连接均用联板及销轴组合在一起，无法弯曲使用，如果直接使用综掘机配合二运是无法将煤直接落在胶带输送机上的。这一难点的解决可以在皮带后安装一部40T刮板输送机，且拆除综掘机二运。通过计算，皮带机尾距离切眼开窝外侧帮20m左右比较合适，通过不断延长和改变刮板输送机与巷道的夹角可以解决掘进出煤问题［1-2］。综上所述，综掘机煤巷在大角度上山拐直角是可行的。

3综掘机拐弯的施工工艺

3.1剥门和抹角

7132轨道巷、切眼施工断面均为4.5m×2.6m，要想将综掘机完全拐入切眼，三角形抹角两直角边长度不得小于4.0m，在抹角的过程中同时向右剥门，直到综掘机拐到与切眼方向一致。确定抹角两直角边长度不得小于4.0m，是因为综掘机的自身长度为10.44m，如果抹角长度小于4.0m，综掘机在抹角过程中就得剐蹭轨道巷右帮，无法完成拐弯；另外，此处还使用了正对切眼的电绞硐室，利用该硐室可以将综掘机拐到与巷道一致的方向。

3.2出煤

（1）7132轨道巷掘进到设计位置后，将正迎头电绞硐室做好便开始施工平台。由于掘进巷道上山角度达到21°，卧底最深达到2.0m，平台施工完再施工正对切眼的电绞硐室。以上工作结束后，方可准备拐弯的煤流系统。（2）以前采用综掘机拐弯一般采用人工攉炭进入煤流系统，为减少工人的劳动强度，达到综掘机直接出煤的目的，首先拆除综掘机二运，并且安装1部40T刮板输送机爬皮带出煤，皮带机尾距离开窝口20m左右比较合适；综掘机抹角、剥门过程中不断调整刮板运输机与巷道的角度及刮板运输机的长度，确保综掘机一运能够直接将煤吐在刮板运输机上，直到完全拐到与切眼方向一致。（3）当综掘机拐正后，可在切眼中部再增加1部40T刮板运输机，即将第1部刮板运输机拨到轨道巷右帮，保证第2部刮板运输机机头距掘进迎头约15m，确保迎头支护时有安全距离，也保证出煤畅通。当切眼施工达到15m时，可以拆除轨道巷刮板输送机，将皮带机尾延长到切眼口，这样可以减少1部煤流设备；当切眼施工到25m左右时，可以安装综掘机二运直接骑在刮板运输机上，综掘机煤流系统形成［3］。

3.3拐弯段支护、加固及观测

在抹角、剥门作业时，巷道跨度不断扩大，特别是三角门。为确保这样大的顶板结构不发生冒落，需要进行全面计算与验证，制定合理的方案，确保巷道的稳定性。原设计此处锚索规格为准18.9mm×5200mm，间排距为2000mm×1800mm，矩形布置，每排施工2根。根据对相邻7130工作面开切眼三角门支护参数类比，采用综掘机剥门后，将锚索间排距修改为1500mm×1800mm，矩形布置，每排施工3根，在切眼抹角范围内将锚索增加到每排4根，以确保巷道顶板的稳定。抹角段将循环进尺缩小至900mm，以缩短顶板支护时间。同时要求锚索必须紧跟迎头，确保不破坏顶板稳定。巷道高度超过3.5m时，必须施工帮锚索，锚索按“一”字布置，排距1.8m，锚索规格与顶板锚索相同。设计中顶锚采用规格为准22mm×2500mm左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，间排距为860mm×900mm；帮锚靠近老塘侧采用规格为准20mm×2000mm左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，间排距为800mm×900mm，靠近回采侧采用规格为准38mm×1600mm木锚杆。同时，在三角门安装顶板离层仪，及时监测顶板下沉量，以最大限度保障作业安全。

4综掘机直接拐弯的效益

（1）综掘机采用直角拐弯施工工艺，不再采用炮掘施工，消除了火工品所带来的安全隐患。（2）综掘机直角拐弯施工，使掘进工艺更紧凑，降低了职工的劳动强度，淘汰落后施工工艺，有效避免了人身安全事故的发生。以前煤巷拐弯采用简易耙装机出煤，耙装机安装、固定，回头轮的固定，耙装出煤均需注意安全要点，否则容易发生安全事故。采用综掘机直接拐弯，不需耙装机辅助出煤，大大减少安全管控点，减少了安全事故的发生。（3）采用综掘机拐弯，提高掘进速率，缩短掘进工期，与以前炮掘拐弯相比，综掘机拐弯缩短工期4d左右。（4）综掘机在大角度上山直角拐弯实验成功，为今后拐弯提供了新的施工工艺。

5结语

利用掘进机直接拐弯施工工艺比炮掘方式有诸多优点。炮掘时不论是采用装煤机出煤还是耙装出煤，均需要放炮，这对围岩破坏较大，还需要来回拆装设备，增加了拆装运输的安全环节，放炮还增加了安全管理的难度，同时人工作业也易发生安全事故。而利用掘进设备直接剥门与抹角，提高了掘进速率，使人工作业的强度明显减少，符合现代化煤矿开采技术要求，可为企业创造更大的社会效益与经济效益。之前，该矿多个掘进工作面也采用了综掘机直接拐弯的工艺，其中综掘机拐钝角的，可以采用装煤机配合40T刮板输送机辅助综掘机出煤，与正常综掘机掘进相比，不影响掘进效率。

［参考文献］

［1］连月照，郑学军，李百利.综掘机直接拐弯的研究与应用［J］.山东煤炭科技，2011（1）：37.

［2］邓伦著.复杂地址条件综掘机拐弯技术探讨［J］.科技信息，2010（31）：378.

［3］赵志勇.综掘机拐弯施工在切巷施工中的应用［J］.技术与市场，2015（9）：132.

作者:黄俊 单位:徐矿集团三河尖煤矿