煤巷擴(kuò)修機(jī)械化生產(chǎn)線研究與應(yīng)用

【摘要】隨著煤炭市場需求的擴(kuò)大，特別是采煤設(shè)備和采煤技術(shù)水平的提高，煤炭生產(chǎn)能力又一次大幅度提高，這使得煤礦的采掘接替及二次支護(hù)關(guān)系也要求越來越嚴(yán)格和緊張。目前二次支護(hù)擴(kuò)刷依然以傳統(tǒng)的手持式風(fēng)鎬為主，完全是依靠人力施工，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)效率低。因此，有效地增加煤巷機(jī)械化作業(yè)線，提升施工速度勢(shì)在必行?！娟P(guān)鍵詞】巷道;機(jī)械化;擴(kuò)修;生產(chǎn)線1.前言目前絕大多數(shù)煤礦二次支護(hù)擴(kuò)刷依然以傳統(tǒng)的手持式風(fēng)鎬為主，完全是依靠人力施工，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)效率低。另外巷道過長、轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備多給系統(tǒng)出煤、人工運(yùn)料帶來了不便，人員配置上運(yùn)料工比重較大，這些都嚴(yán)重制約了巷道的快速掘進(jìn)。因此，有效地增加煤巷機(jī)械化作業(yè)線，提升施工速度勢(shì)在必行。我國單獨(dú)使用綜掘機(jī)、挖機(jī)在煤礦掘進(jìn)及二次支護(hù)的施工中已經(jīng)比較成熟，但對(duì)與將兩者結(jié)合形成完整的配套作業(yè)線用于二次架棚支護(hù)尚屬罕見。2.工程背景趙固一礦是目前焦煤公司的主力產(chǎn)煤礦井，經(jīng)過幾年的開采，礦井面臨距采區(qū)較遠(yuǎn)通風(fēng)線路長等問題。趙固一礦北翼回風(fēng)大巷為半煤巖巷道，原斷面為錨索加W鋼帶支護(hù)，擴(kuò)修前巷道底鼓嚴(yán)重、幫部變形，但頂板成型完好，巷道高度不足2m、巷道斷面不足8㎡，返修總長度超過200m，擴(kuò)刷后毛斷面需達(dá)到近30㎡才能滿足架棚需求。趙固一礦北翼回風(fēng)大巷返修段長663.2m，煤層厚度5.2m，巷道最大坡度±5°，擴(kuò)刷凈斷面寬5.5m，高5.4m。架設(shè)U36方環(huán)形封閉支架。方環(huán)棚凈高4619mm，凈寬4668mm，底拱弦高819mm，回填后凈高3800mm。為保證工程按期交付，經(jīng)研究決定在傳統(tǒng)作業(yè)方式上增加機(jī)械化生產(chǎn)線，使用綜掘機(jī)進(jìn)行超前擴(kuò)刷煤巷，后方30m處使用小挖機(jī)進(jìn)行臥底出矸作業(yè)、其后緊跟人工架棚聯(lián)合作業(yè)。3.機(jī)械設(shè)備配套該配套作業(yè)的原則是提高二次支護(hù)工作面技術(shù)及裝備水平。巷道擴(kuò)修架棚技術(shù)是煤炭開采中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，安全、合理、有效的巷道支護(hù)是保證礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件，該機(jī)械設(shè)備組合滿足在保證安全的前提下挺高了工作效率、顯著減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。3.1綜掘機(jī)。綜掘機(jī)型號(hào)選型考慮下幾個(gè)方面的問題：①所選綜掘機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)能滿足生產(chǎn)任務(wù)的要求;②所選綜掘設(shè)備應(yīng)滿足快速掘進(jìn)施工工藝的要求;③所選綜掘機(jī)型號(hào)應(yīng)滿足施工點(diǎn)地質(zhì)條件，比如說巷道寬度、面積、坡度、巖石硬度、抗壓性、巷道支護(hù)方式等等;④設(shè)備的選用應(yīng)盡量做到物盡其用即以最低的財(cái)政支出，創(chuàng)造最大的工效。采用相應(yīng)的支護(hù)機(jī)械和支護(hù)技術(shù)，及時(shí)、迅速、有效地實(shí)現(xiàn)快速支護(hù)，并使支護(hù)與截割最大限度地平行作業(yè)，簡化出貨及運(yùn)料系統(tǒng)，提高綜掘機(jī)的開機(jī)率，才能大幅度提高掘進(jìn)速度，故選用EBZ-160型懸臂式綜掘機(jī)。3.2挖機(jī)。巷道支護(hù)架棚落底較深，且底板為巖層，綜掘機(jī)就失去了優(yōu)勢(shì)，需要用挖機(jī)來配合其進(jìn)行臥底、挖底拱坑、出矸等作業(yè)。由于工作環(huán)境的特殊性，選用MWD5.5煤礦液壓挖掘機(jī)3.3刮板機(jī)。由于挖機(jī)落底出矸不適用皮帶出矸，選用SGB620/40T刮板機(jī)滿足運(yùn)輸需求。3.4皮帶機(jī)。根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度及出矸量計(jì)算出煤量并預(yù)留一部分余量，選擇DSJ800/2×55皮帶機(jī)。3.5無極繩絞車。北翼回風(fēng)大巷最大坡度為14°，運(yùn)輸線路總長650m，作業(yè)線施工速度快，物料運(yùn)輸量大且頻繁，選用SQ-120/132B型無極繩機(jī)械調(diào)速絞車滿足運(yùn)輸需求。3.6單軌吊。由于施工進(jìn)度較快，考慮到人工卸料效率低且不安全，在后方材料運(yùn)轉(zhuǎn)處，安裝單軌吊用以輔助卸料，提高效率增加安全系數(shù)。4.施工組織根據(jù)機(jī)械性能組織人員進(jìn)行作業(yè)，勞動(dòng)組織采取綜合掘進(jìn)隊(duì)，三八作業(yè)制，每班作業(yè)人員分為掘進(jìn)支護(hù)組、挖機(jī)落底組、人工架棚組，各組平行作業(yè)，保持進(jìn)度統(tǒng)一。八點(diǎn)班為檢修班，對(duì)所有施工機(jī)械及運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行檢修。在檢修同時(shí)架棚作業(yè)不中斷，同時(shí)組織人員進(jìn)行材料運(yùn)輸，人工裝袋充填等作業(yè)。將作業(yè)面分為3段：第一段除綜掘機(jī)擴(kuò)刷支護(hù)段及時(shí)擴(kuò)刷將煤送出掘進(jìn)工作面外，還需要將大量的材料、設(shè)備運(yùn)往工作面。隨著工作面走向長度的加大，用人工運(yùn)料，時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大，限制了快速施工。為保證綜掘作業(yè)線連續(xù)均衡地生產(chǎn)，采用以膠帶作為牽引承載機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，利用下部空膠帶向綜掘工作面運(yùn)送各種支護(hù)材料。大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了巷道的掘進(jìn)速度。綜掘機(jī)擴(kuò)刷后，自上而下由外向里施工兩幫滯后的錨索;綜掘機(jī)及其輔助運(yùn)輸設(shè)備長為30m。第二段經(jīng)綜掘機(jī)擴(kuò)刷后作業(yè)空間增大，因需要架棚，還需要進(jìn)一步進(jìn)行落底作業(yè)，這時(shí)綜掘機(jī)就難以發(fā)揮，同時(shí)底板為巖層，給挖機(jī)的使用創(chuàng)造了條件，利用小挖機(jī)對(duì)硬巖進(jìn)行破碎、軟巖直接進(jìn)行挖掘，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著提高掘進(jìn)速度。挖機(jī)配合刮板輸送機(jī)，裝運(yùn)功能強(qiáng)，履帶行走插入力大，全斷面裝載，出矸速度可連續(xù)作業(yè)。根據(jù)挖機(jī)性能及與其他設(shè)備配合需要該段長度為15m。第三段在前方擴(kuò)刷支護(hù)等工序完成的情況下，進(jìn)行人工架棚充填。將二次支護(hù)工序分解后，以人力為主的只有架棚作業(yè)，占用時(shí)間較大的擴(kuò)刷、落底、出矸等工序已分解并由機(jī)械化高效完成，大大地提高了架棚速度，最高單班架棚達(dá)8棚，并且實(shí)現(xiàn)了三班不間斷架棚。5.詳細(xì)施工工藝內(nèi)容5.1施工順序敲幫問頂→引中心線、腰線→檢查頂、幫是否符合設(shè)計(jì)要求→擴(kuò)幫→錨網(wǎng)支護(hù)→臥底→挖反底拱坑→架棚→回填底拱坑至設(shè)計(jì)高度→棚后裱褙金屬網(wǎng)充填煤（矸）。5.2施工工藝（一）幫部擴(kuò)刷工藝1、首先檢查施工地點(diǎn)的頂?shù)装迩闆r并進(jìn)行敲幫問頂。對(duì)頂板斷裂錨桿（索）處補(bǔ)打φ17.8×4200mm點(diǎn)錨索支護(hù)。2、擴(kuò)幫前先對(duì)施工地點(diǎn)前后10m范圍內(nèi)電纜進(jìn)行防護(hù)，防止施工過程掉落的煤矸砸壞電纜。3、使用綜掘機(jī)配合人工進(jìn)行擴(kuò)幫，施工前檢查綜掘機(jī)工作狀態(tài)是否正常，施工范圍內(nèi)雜物清理干凈，電纜、管路防護(hù)完好，檢查完后進(jìn)行擴(kuò)幫施工。（二）錨索安裝工藝1、根據(jù)錨索間排距定好孔位，幫部采用ZQS-50手持式煤幫機(jī)打眼，頂板采用MQT-130/3.2錨桿機(jī)打眼。打完眼后，裝入樹脂錨固劑，用鋼絞線逐支輕推至孔底，安上攪拌器攪拌，攪拌時(shí)間20～35s，等待8min后，上錨索托盤和索具，采用MQ22-250/MQ18-250風(fēng)動(dòng)式錨索預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)具緊固。（三）臥底施工工藝1、首先檢查施工地點(diǎn)的頂?shù)装迩闆r并進(jìn)行敲幫問頂。要對(duì)頂板不穩(wěn)定的地方及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。2、巷道臥底自北翼回風(fēng)大巷（西）開口處開始向西落底至迎頭，采用EBZ160型綜掘機(jī)和人工相結(jié)合方式施工，嚴(yán)格按照地測(cè)科給定腰線施工。（四）架棚工藝1、架棚前首先對(duì)施工地點(diǎn)進(jìn)行敲幫問頂，頂板巖石破碎段補(bǔ)打錨索進(jìn)行超前支護(hù)，尺量巷道斷面規(guī)格是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2、底拱采用風(fēng)鎬進(jìn)行起底至設(shè)計(jì)深度，補(bǔ)打底腳錨索、掛金屬網(wǎng)。3、錨網(wǎng)至設(shè)計(jì)后，架設(shè)鋼棚，安裝連接板，上緊螺栓。4、架棚完成后，尺量棚間距、高度、扭矩、前傾后仰。5、尺量棚符合要求后，棚后全斷面裱褙單層金屬網(wǎng)（充填厚度大于1m時(shí)使用雙層網(wǎng)裱褙），用編織袋裝入煤矸進(jìn)行充填，充填要褙幫接頂，最后將底板清理至設(shè)計(jì)高度。6.效益分析6.1時(shí)間效益綜合機(jī)械化生產(chǎn)線的投入，使得原本需要5個(gè)月才能完成的工程