快速掘進(jìn)系統(tǒng)在孔莊煤礦-1015軌道大巷的應(yīng)用

郝敬倫

摘 要： 本文介紹了傳統(tǒng)的掘進(jìn)施工方法和支護(hù)方式，闡述了快速掘進(jìn)系統(tǒng)的施工工藝及其液壓掘進(jìn)鉆車和履帶式挖掘裝載機(jī)機(jī)構(gòu)性能簡介，以及快速掘進(jìn)系統(tǒng)的工作原理和工序，同時(shí)還介紹了使用快速掘進(jìn)系統(tǒng)期間的安全注意事項(xiàng)。通過傳統(tǒng)掘進(jìn)方法和快速掘進(jìn)系統(tǒng)在孔莊煤礦-1015軌道大巷使用前后的對比，論述了快速掘進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)并建議在我礦推廣。

關(guān)鍵詞： 快速掘進(jìn);機(jī)械化;噪音;速度;效率

隨著礦井不斷發(fā)展，開拓、重點(diǎn)等掘進(jìn)工程也逐步向深水平延伸，深部地壓對巷道的破壞也越來越明顯，巷道壓力越來越大、支護(hù)強(qiáng)度要求越來越高，巖巷掘進(jìn)效率一直徘徊不前，如何在壓力大、深水平提升掘進(jìn)進(jìn)尺一直是我們研究的課題。目前我礦區(qū)錨噴巷道在施工工藝上仍采用人工打眼爆破，爆破后利用耙裝機(jī)出矸，然后迎頭進(jìn)行巷道支護(hù)，再將黃沙、水泥通過人工拌料，直接上到噴漿機(jī)上進(jìn)行噴漿成巷，由于這種施工方式費(fèi)時(shí)費(fèi)工，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，直接影響施工效率和施工質(zhì)量。為了扭轉(zhuǎn)這種被動(dòng)局面，經(jīng)過調(diào)研我礦引進(jìn)一套快速掘進(jìn)系統(tǒng)，在掘進(jìn)二隊(duì)施工的-1015軌道大巷使用。

1 傳統(tǒng)的施工方法及支護(hù)方式

傳統(tǒng)的施工方法及支護(hù)方式：采用人工打眼、人工裝藥、爆破方法出矸，執(zhí)行光面爆破;用耙裝機(jī)裝巖，電瓶車與礦車聯(lián)合運(yùn)輸?！板^桿+網(wǎng)+梁+錨索”聯(lián)合支護(hù)形式，采用初噴工藝。

斷面圖（單位：mm）：

說明：

（1）巷道按2.68 m畫線，正中線施工。

（2）巷道坡度：按+3‰施工。

（3）巷道斷面：掘進(jìn)斷面22.4㎡，凈斷面19.83㎡。巷道寬：毛寬5.36m，凈寬5.2m;毛高4.53m，凈高4.2m（其中拱高2.6m，墻高1.6m）;水溝布置在巷道左側(cè)，水溝：凈寬×凈深=400mm×450mm，鋪底厚度100mm，壁厚100mm，水溝上沿至腰線高度1100mm，巷道中心線至水溝內(nèi)側(cè)1600mm。

（4）支護(hù)方式：采用錨網(wǎng)（索）噴+圓鋼鋼帶梁聯(lián)合支護(hù)，錨桿采用MSGLW-500/22*2400，每排15根，錨桿壓圓鋼鋼帶梁，中間錨桿打在巷道正中，其余錨桿往兩邊分散布置，間排距：800mm×800mm，偏差-100～100mm。錨索規(guī)格SKP18/1*7/ 8200/1500/1720/5，打在兩排錨桿之間，錨索間排距1600mm×1600mm，偏差-100～100mm，每排3根。

（5）軌道施工中鋪雙軌，巷道中心線左偏750mm、右偏850mm為軌道中心線，軌型為30kg/m鋼軌，軌枕為水泥軌枕，軌面至腰線1000mm。道板必須墊實(shí)、搗實(shí)，嚴(yán)禁懸空。

2 快速掘進(jìn)系統(tǒng)的施工方法及支護(hù)方式

快速掘進(jìn)系統(tǒng)的施工方法及支護(hù)方式：即采用CMJ2-17型液壓掘進(jìn)鉆車打眼，人工裝藥爆破方法破巖，采用ZWY-150/55L履帶式挖掘裝載機(jī)迎頭裝巖，采用150型膠帶輸送機(jī)將矸石卸載至-1015軌道矸石倉，再用耙裝機(jī)裝巖，蓄電池機(jī)車與礦車聯(lián)合運(yùn)輸。支護(hù)采用“錨桿+點(diǎn)焊網(wǎng)+圓鋼鋼帶梁+錨索+噴漿”聯(lián)合支護(hù)形式，采用初噴工藝。

快速掘進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備布置圖：

3 CMJ2-17 煤礦用液壓掘進(jìn)鉆車的機(jī)構(gòu)性能簡介

（1）液壓鉆車主要是由①左履帶總成、②右履帶總成、③底盤、④左鉆臂、⑤右鉆臂、⑥左推進(jìn)、⑦右推進(jìn)、⑧釬具、⑨動(dòng)力系統(tǒng)、⑩電氣系統(tǒng)、B11隨機(jī)工具、B12液壓系統(tǒng)組成。

（2）液壓鉆車的工作原理是由動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)即電源（包括高壓電纜、變壓器、低壓電纜和電氣開關(guān)箱）把動(dòng)力源接入鉆車的動(dòng)力模塊，由動(dòng)力模塊通過兩聯(lián)泵把電能轉(zhuǎn)化成液壓能，鉆車的行走由液壓馬達(dá)、減速機(jī)驅(qū)動(dòng)履帶。鉆車鑿巖時(shí)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)兩側(cè)的支腿穩(wěn)車，然后使兩臂動(dòng)作選擇孔位，通過補(bǔ)償裝置使推進(jìn)器定位，然后操縱鑿巖鉆孔系統(tǒng)，使液壓鑿巖機(jī)鑿巖作業(yè)，供水系統(tǒng)沖洗炮孔。

（3）CMJ2-17 煤礦用液壓掘進(jìn)鉆車優(yōu)點(diǎn)：

①外形尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、功能多。

②雙臂鑿巖動(dòng)作靈活，鉆臂能夠在一定范圍內(nèi)靈活擺動(dòng)鑿巖，定位可靠準(zhǔn)確。

③效率高、速度快：經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)對比，在-1015軌道大巷內(nèi)巖性同樣的條件下，鉆車能夠快速定位，并且鉆車鑿深孔比風(fēng)錘氣動(dòng)打眼鑿孔的速度能夠提高二倍到三倍。

④鑿巖成本降低：由于鉆車采用的壓力是液壓的，而且液壓的壓力明顯比原先氣動(dòng)壓力要高10倍左右，在同等條件下，鉆車受力均勻，沖擊小，成本能夠降低25%～30%。

⑤改善了現(xiàn)場的工作環(huán)境，噪聲明顯降低：因?yàn)橐簤鸿弾r施工時(shí)，沒有廢氣需要對外排出，不會(huì)對環(huán)境造成污染，又因是液壓施工，施工現(xiàn)場噪聲很小，現(xiàn)場的工作環(huán)境明顯得到提高。

⑥施工質(zhì)量明顯提高：鉆車能夠快速準(zhǔn)確的定位需要施工的孔的位置和孔的深度，提高迎頭爆破落矸效果，所以施工的工程質(zhì)量能夠得到明顯提高。

⑦由于司機(jī)操作位置遠(yuǎn)離迎頭，處于支護(hù)下工作，減少安全隱患，有利于安全生產(chǎn)。

4 履帶式挖掘裝載機(jī)機(jī)構(gòu)性能簡介

（1）主要由工作機(jī)構(gòu)、司機(jī)室、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、機(jī)架、行走機(jī)構(gòu)、卷筒機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸機(jī)構(gòu)組成。工作機(jī)構(gòu)主要由回轉(zhuǎn)油缸、大臂、大臂油缸、小臂、小臂油缸、鏟斗、鏟斗油缸和鏈架等部件組成。運(yùn)輸機(jī)構(gòu)主要由運(yùn)輸槽、抬高油缸、主傳動(dòng)部分、刮板鏈、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和液壓馬達(dá)等部件組成。司機(jī)室主要是鋼板焊接而成，所有的操作手柄、開關(guān)按鈕、腳踏板都在司機(jī)室里面。行走機(jī)構(gòu)主要由左右行走架、引導(dǎo)輪、液壓驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)鏈輪、支重輪、漲緊裝置、履帶裝置組成。機(jī)架的主要作用是連接器件的各大部件，并提供司機(jī)室和各液壓操縱元件的安裝空間。

（2）履帶式挖掘裝載機(jī)工作原理是由動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)電源驅(qū)動(dòng)三聯(lián)泵把電能轉(zhuǎn)化為液壓能，通過手柄將油壓打開行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)履帶動(dòng)作行走，然后靠履帶往前的推進(jìn)，通過鏟斗鏟取矸石將矸石扒進(jìn)自身的刮板輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)將矸石傳輸?shù)轿膊?，矸石落入到皮帶機(jī)尾皮帶上。

（3）履帶式挖掘裝載機(jī)優(yōu)點(diǎn)：

①結(jié)構(gòu)緊湊簡單、操作簡便，可以對迎頭進(jìn)行全面扒矸，不需要人工清理迎頭矸石，沒有死角，減輕了現(xiàn)場施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，工作效率得到明顯提高。

②裝載機(jī)是通過液壓動(dòng)力控制先導(dǎo)閥，操作簡單方便省力，工作平穩(wěn)。

③液壓系統(tǒng)采用了風(fēng)冷，駕駛環(huán)境干凈，安全。

④該機(jī)還可以對爆破部分較大巖石使用破碎錘進(jìn)行破碎。

5 矸石的外運(yùn)裝車

通過挖掘裝載機(jī)自身的刮板輸送機(jī)將矸石從輸送機(jī)的尾部卸載到皮帶機(jī)尾的皮帶上，通過皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)將矸石外運(yùn)至皮帶機(jī)頭的矸石倉，然后通過矸石倉前方的耙裝機(jī)將矸石倒入到車皮中，然后用電瓶車將車皮矸石拉至井口形成外運(yùn)。

6 快速掘進(jìn)作業(yè)線優(yōu)點(diǎn)

（1）使用液壓掘進(jìn)鉆車打眼，速度明顯增快，迎頭打炮眼時(shí)間縮短至50～70分鐘，節(jié)約了工作時(shí)間。

（2）使用挖掘裝載機(jī)裝矸，裝一炮矸石，用時(shí)只需1小時(shí)左右，工作時(shí)間縮短，工作效率明顯得到提高。

（3）液壓控制遠(yuǎn)距離操作，迎頭人員減少，更安全可靠，提供安全保障。

（4）迎頭矸石先運(yùn)至矸石倉，然后可以單獨(dú)出矸，與迎頭可以平行作業(yè)，人員能夠得到合理利用。

（5）改善現(xiàn)場工作環(huán)境，噪聲低。

（6）機(jī)械化提高，施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度減小，能夠提高工作效率，工作質(zhì)量有所提高。

7 使用安全注意事項(xiàng)

（1）操作工和維修工，必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，并需要考核合格后才能進(jìn)行上崗工作。

（2）開車前檢查各機(jī)器的油位部分正不正常，是否有泄露，開機(jī)前需要發(fā)出警示信號(hào)。

（3）開車前檢查各固定部位是否緊固，各運(yùn)轉(zhuǎn)部位有無卡碰、雜物等。

（4）開車前檢查操作手柄是否處于“0”位，手柄是否零活可靠。

（5）打開供水開關(guān)，檢查供水、泵水是否正常、釬桿、釬頭供水是否暢通。

（6）檢修時(shí)，應(yīng)及時(shí)斷開電源開關(guān)、供水開關(guān)，各操作手柄應(yīng)打到“0”位，各運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)恢復(fù)到停機(jī)狀態(tài)。

（7）各部件是否清潔正常，送電后，察看前后車燈是否有電，正常照明。

（8）鉆機(jī)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩較大，鑿巖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，工作人員需要操作規(guī)范得當(dāng)。

（9）鉆機(jī)在操作動(dòng)作前，應(yīng)將支撐腿撐起，穩(wěn)定的情況下操作，以免造成設(shè)備翻車的風(fēng)險(xiǎn)。

（10）鉆臂的轉(zhuǎn)動(dòng)臂左右旋轉(zhuǎn)大于180°，防止絞壞膠管和接頭。

（11）鉆孔過程中，以防鑿巖推進(jìn)力不當(dāng)，使鉆桿在彎曲狀態(tài)下工作，鉆桿突然斷裂或更換鉆桿操作不當(dāng)造成鉆桿從鉆孔中脫出而砸傷操作人員。

（12）停機(jī)時(shí)，鉆臂機(jī)構(gòu)需要收攏到規(guī)定狀態(tài)，防止鉆臂傷人風(fēng)險(xiǎn)。

（13）停車后，將供水閥門關(guān)閉，并把鉆車后退至安全地帶，避免鉆機(jī)、裝載機(jī)停在空頂或頂板破碎處，以防頂板掉落煤、矸砸傷司機(jī)、檢修人員、設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。

（14）鉆車行走時(shí)，電纜需要專人負(fù)責(zé)拖拉，避免壓壞電纜，造成事故。

（15）檢查行走履帶的松緊度是否適中，要確保履帶行走零活自如不卡頓。

（16）施工結(jié)束停車時(shí)，關(guān)閉進(jìn)液閥門，以防各液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)開啟。

（17）停機(jī)時(shí)，關(guān)閉機(jī)器的電器開關(guān)，關(guān)閉設(shè)備供電電源。

（18）清理鉆車、裝載機(jī)、皮帶、耙裝機(jī)、電瓶車各工作部位文明衛(wèi)生，保持各部位干凈、整潔。

（19）按潤滑要求和保養(yǎng)要求進(jìn)行維護(hù)、加油和保養(yǎng)，確保機(jī)械的完好和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

8 結(jié)論

引進(jìn)該快速掘進(jìn)系統(tǒng)在孔莊煤礦-1015軌道大巷進(jìn)行使用以來，由于前期職工操作不熟練，同時(shí)因整個(gè)工序的變化，造成前期兩個(gè)月掘進(jìn)進(jìn)尺只能與原始的人工打眼爆破工藝相持平。隨著職工對液壓掘進(jìn)鉆車和履帶式挖掘裝載機(jī)的操作越來越熟練，同時(shí)對整個(gè)工序的掌握，人員的合理組織，到了第三個(gè)月，-1015軌道大巷的單進(jìn)水平有了穩(wěn)步提高?？焖倬蜻M(jìn)系統(tǒng)的投入使用，改善了現(xiàn)場的環(huán)境，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高了工作效率，為職工的身體健康提供了有效的保障，同時(shí)也為孔莊煤礦的巖巷深水平機(jī)械化掘進(jìn)提供了一定的施工經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)，使機(jī)械化程度有了進(jìn)一步提高，建議進(jìn)行推廣使用。