快速掘進系統(tǒng)在涼水井煤礦中的應用

魯鶴鳴

(中國煤炭科工集團 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

涼水井煤礦為解決掘進工作面多人化、工作量大、進尺少、高投入低回報的難題，分析了該煤礦的地質條件及巷道具體尺寸，合理地搭配了快速掘進系統(tǒng)，即改革現(xiàn)有的掘進系統(tǒng)，以提高巷道掘進效率，減少掘進隊伍數(shù)量來實現(xiàn)減員提效[1]。該快速掘進系統(tǒng)經(jīng)實際運行取得了較好的效果。

1 快速掘進系統(tǒng)

快速掘進系統(tǒng)主要用于綜采工作面布置巷道，整套系統(tǒng)是以JA340型掘錨機為龍頭，并配備兩臂幫錨機、可彎曲帶式輸送機、邁步式自移機尾等，實現(xiàn)掘、錨、運三位一體的高效、平行作業(yè)。其掘錨機采用了全遙控操作，可避免因割煤過程中采煤司機距離迎頭太近而帶來的安全隱患問題，提高了安全可靠性。其系統(tǒng)框架示意如圖1所示。

1-掘錨機;2-幫錨機;3-可彎曲帶式輸送機;4-邁步式自移機尾。圖1 快速掘進系統(tǒng)框架示意圖

2 開采工藝

1) 快速掘進。以掘錨機為開采龍頭，生產(chǎn)能力25 t/min，開采范圍2 800～3 800 mm，采用伸縮式截割滾筒巷道一次成型，依靠推移油缸進行掏槽，保護底板,增大截割推力；鏟板采用伸縮式鏟板,以適應不同巷道的寬度；在割煤掏槽時，截割滾筒、鏟板和運輸刮板機可同時往前移動，保證了割下的煤炭第一時間完全運送到幫錨機上。

2) 安全支護。在掘進過程中，掘進、支護、運輸同時工作,互不影響。臨時支護裝置對頂板及時支護，可以有效地提高錨護操作人員的操作環(huán)境安全系數(shù)。掘錨機配備4臺頂錨鉆機，2臺幫錨鉆機可同時進行支護作業(yè)，其余錨桿可由隨后兩臂幫錨機完成，鉆機轉矩為315 Nm，轉速為600 r/min。

3) 持續(xù)運輸。由兩臂幫錨機將掘錨機割下的煤炭轉運到可彎曲帶式輸送機上，通過與邁步式自移機尾的搭接，煤炭可以不斷地落入可彎曲帶式輸送機上，并運送出工作面，從而完成連續(xù)快速運輸。可彎曲帶式輸送機可根據(jù)不同情況選擇搭接距離(35～100 m)，每個單班無需延伸輸送帶，其輸送機的連續(xù)運輸能力為1 200 t/h?？蓮澢鷰捷斔蜋C最小轉彎半徑為8 m，能在彎曲狀態(tài)下平穩(wěn)地運送物料[2]。

4) 控制通信。工作面全面覆蓋監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳裝置，組建故障數(shù)據(jù)庫是通過防爆無線網(wǎng)絡傳送到地面,可有效監(jiān)控井下重要部位的實時狀況和整套系統(tǒng)的參數(shù),監(jiān)控每臺設備的用電情況,如圖2所示[3]。

圖2 無線網(wǎng)絡示意圖

5) 輔助工作。生產(chǎn)工作人員無需進行看護電纜、水管、帶式輸送機及清理浮煤等工作，既降低了勞動強度及工作時間，又減少了人員配置。掘錨機采用濕式除塵系統(tǒng)，優(yōu)化了井下工作環(huán)境，有利于工作人員的身體健康。

6) 安全系統(tǒng)。整套設備在聯(lián)動過程中，如遇到突發(fā)狀況，可就近按下任何一個急停開關，則整套設備停止運行。這樣可第一時間保證井下工作人員安全,避免生產(chǎn)運輸過程中引起的任何故障,達到協(xié)調、連續(xù)、高效安全運行的目的[4]。

3 巷道斷面及支護要求

施工巷道為42203帶式輸送機運輸巷位于422盤區(qū)北部，西側連通422盤區(qū)隧道北區(qū)輔運大巷，南側為42203輔運巷，北側為實煤區(qū)。巷道設計總長度為2 741.17 m，目前已經(jīng)掘進723 m。設計斷面形式為矩形，掘寬和凈寬均為5 400 mm，掘高為3 250 mm，凈高為3 150 mm。42203膠運巷采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護頂板采用錨網(wǎng)索支護。錨桿頂部采用φ18×2 100 mmⅡ級螺紋鋼筋錨桿支護，排列方式為六矩形布置，間排距均為1 000 mm×1 000 mm。錨索一、二菱形布置，間排距2 500 mm×2 000 mm，沿巷道中心對稱布置，錨索垂直于巷道頂板層理面施工，錨索長度為7 300 mm，采用φ15.24 mm的鋼絞線加工而成。

4 應用效果

本系統(tǒng)于2018年6月開始使用，截至2018年8月底已完成42203輔運掘進工作，總進尺1 780 m，其中單班最高進尺28 m，日最高進尺53 m，月最高進尺1 028 m。快速掘進系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)的掘進理念，打造了協(xié)調、連續(xù)、高效的掘進工作面[5]?？焖倬蜻M系統(tǒng)的成功使用，不僅提高了掘進工作效率，還減少了人員使用并提高了安全保障。這種合理搭配方式適應巷道條件，保證了井下的安全生產(chǎn),值得推廣應用。