張明生,賈文浩

(山西省煤炭工業(yè)廳,太原 030012)

煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐與思考

張明生,賈文浩

(山西省煤炭工業(yè)廳,太原 030012)

開展煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究,對(duì)促進(jìn)煤礦安全發(fā)展,實(shí)現(xiàn)減人增效,降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章重點(diǎn)介紹了山西省開展煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究及應(yīng)用有關(guān)情況,分析了工作中遇到的主要問題和困難,提出了加強(qiáng)和改進(jìn)的意見建議。

快速掘進(jìn);掘支錨連續(xù)平行作業(yè);掘錨一體機(jī)

煤炭是我國的主體能源,煤炭產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),在國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中處于舉足輕重的地位。根據(jù)國家安全監(jiān)管總局關(guān)于推動(dòng)安全生產(chǎn)科技創(chuàng)新的若干意見，推進(jìn)煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)煤礦安全形勢(shì)根本好轉(zhuǎn)、促進(jìn)煤礦安全發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要,也是煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)減人增效、降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度的現(xiàn)實(shí)需要。

1 山西開展煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究概況

近年來,山西省煤礦企業(yè)積極開展煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究與應(yīng)用,并取得明顯成效。目前,山西煤礦企業(yè)開展煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究主要為兩大類。

1.1掘支錨連續(xù)平行作業(yè)一體化技術(shù)

以潞安集團(tuán)漳村煤礦代表開展的掘支錨連續(xù)平行作業(yè)一體化技術(shù)。該礦以“前掘后錨、掘錨平行”為核心思路,提出了掘錨分離巷道錨桿支護(hù)機(jī)理研究、掘支錨連續(xù)平行作業(yè)一體化工藝研究、掘探一體機(jī)研發(fā)、連續(xù)自移式快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)設(shè)備研發(fā)、鉆錨平臺(tái)支護(hù)設(shè)備研發(fā)、轉(zhuǎn)載皮帶及自移皮帶機(jī)尾研發(fā)、進(jìn)工作面高效除塵器研發(fā)、錨桿和錨索布置方式和材料選型、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及礦壓監(jiān)測(cè)研究等技術(shù)路線,研發(fā)了集成超前鉆探鉆機(jī)的掘進(jìn)機(jī)、連續(xù)自移式臨時(shí)支護(hù)裝備、割煤運(yùn)煤期間同步進(jìn)行支護(hù)作業(yè)的鉆錨平臺(tái)及配套的轉(zhuǎn)載皮帶機(jī),以該套裝備為核心來實(shí)現(xiàn)前掘后錨、掘錨平行施工。該技術(shù)通過對(duì)綜掘施工工藝流程中的探、掘、支、錨、運(yùn)、除塵六大環(huán)節(jié)進(jìn)行全面改造,改變?cè)兄ёo(hù)工藝,實(shí)現(xiàn)掘支錨運(yùn)平行一體化。

1.2應(yīng)用掘錨一體機(jī)

以長(zhǎng)治三元、潞安高河、忻州保德等煤礦為主要代表,應(yīng)用掘錨一體機(jī)實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)。三元煤礦引進(jìn)美國久益公司生產(chǎn)的EJM2×170/4-2型掘錨一體機(jī),結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了改進(jìn),利用單體液壓錨桿鉆機(jī)加裝旋轉(zhuǎn)和推進(jìn)機(jī)構(gòu),分別安裝在靠近切割臂兩側(cè)的頂鉆背后,在打設(shè)完頂錨桿后隨即打設(shè)幫錨桿,同時(shí),增設(shè)一臺(tái)錨桿鉆機(jī)專用泵站。利用切割臂上有限空間,安裝一臺(tái)單體錨桿鉆機(jī)。在機(jī)組切割臂上加裝滑道和固定裝置,以滿足不同角度和方向的打眼要求。增加機(jī)尾緩沖架,并安裝了自動(dòng)化全斷面氣水噴霧裝置和移動(dòng)衛(wèi)生間等設(shè)施,所有的緩沖架全部放置在專用的梯子軌上。

高河煤礦引進(jìn)了澳大利亞JOY-12CM30掘錨一體機(jī),該掘錨一體機(jī)可實(shí)現(xiàn)平行作業(yè),在支護(hù)時(shí)其中兩臺(tái)頂鉆機(jī)與頂板有效接觸充當(dāng)臨時(shí)支護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)掘-錨-護(hù)一體化。在打孔過程中工人始終站在永久支護(hù)的巷道內(nèi)操作,保證了人員的安全。與傳統(tǒng)的風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)相比,液壓鉆機(jī)的打孔速度明顯提高。

保德煤礦采用奧鋼聯(lián)MB670型掘錨機(jī)一次切割成巷,同時(shí)由掘錨機(jī)上四個(gè)頂錨鉆箱完成巷道頂支護(hù),由兩個(gè)側(cè)鉆箱配合液壓鉆完成巷道幫支護(hù),煤炭通過掘錨機(jī)運(yùn)輸機(jī)、梭車運(yùn)至連運(yùn)一號(hào)車處,由連運(yùn)一號(hào)車完成破碎、轉(zhuǎn)載工序,最后通過膠帶輸送機(jī)運(yùn)出,掘錨機(jī)掘進(jìn)時(shí),巷道一次成形。掘進(jìn)過程中,空頂時(shí)間少、距離短。同時(shí),在掘錨機(jī)自身控制程序設(shè)計(jì)上,掘進(jìn)截割系統(tǒng)和鉆錨系統(tǒng)是不可同時(shí)啟動(dòng)的,避免作業(yè)人員誤操作導(dǎo)致的截割作業(yè)、支護(hù)同時(shí)開啟。

2 開展煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究的實(shí)踐效果

2.1掘支錨連續(xù)平行作業(yè)一體化

1)采用掘探一體機(jī)進(jìn)行超前鉆探施工、采用自移式皮帶機(jī)尾減少探鉆、移機(jī)尾兩個(gè)環(huán)節(jié)耗時(shí),提高了掘進(jìn)效率。該礦在2號(hào)回風(fēng)大巷進(jìn)行試驗(yàn),最高班進(jìn)尺達(dá)到15 m,最高日進(jìn)尺達(dá)到28 m,創(chuàng)造了月進(jìn)尺突破900 m的快速掘進(jìn)新紀(jì)錄。

2)將傳統(tǒng)的“掘一錨一”變更為“掘二錨二”或“掘三錨三”,傳統(tǒng)的2-3個(gè)循環(huán)整合為1個(gè)循環(huán),提高了工時(shí)利用率。

3)在掘進(jìn)機(jī)上集成超前鉆探鉆機(jī),鉆探機(jī)與掘進(jìn)機(jī)截割部動(dòng)作互鎖,實(shí)現(xiàn)了掘探一體化操作,無需反復(fù)搬運(yùn)鉆機(jī),節(jié)省了時(shí)間且減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

4)引入除塵風(fēng)機(jī),為割煤期間在端頭支架后方同步支護(hù)創(chuàng)造了良好作業(yè)環(huán)境。

2.2應(yīng)用掘錨一體機(jī)

1)從工作效率來看,掘錨機(jī)切割一次成型,實(shí)現(xiàn)了支護(hù)機(jī)械化,簡(jiǎn)化了勞動(dòng)組織,實(shí)現(xiàn)了快速掘進(jìn),對(duì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、坡度變化小、煤質(zhì)較硬、節(jié)理不發(fā)育的巷道掘進(jìn)更為適用。

2)從勞動(dòng)強(qiáng)度來看,掘錨機(jī)從破煤、裝煤、運(yùn)煤和支護(hù)各工藝全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化,大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3)從安全作業(yè)來看,操作簡(jiǎn)單方便,安全可靠性高,解決了生產(chǎn)過程存在的安全隱患。

4)從改善環(huán)境來看,掘錨機(jī)自身配備噴霧與除塵系統(tǒng),有效提高了人員視野清晰度,改善了工作環(huán)境,大大降低了職業(yè)病發(fā)生概率,保證了員工身體健康。

5)從支護(hù)質(zhì)量來看,掘錨機(jī)對(duì)煤體破壞程度小,成型好,支護(hù)及時(shí),空幫空頂時(shí)間短,支護(hù)質(zhì)量易掌控,支護(hù)效果好。

6)從檢修效率來看,掘錨機(jī)自身攜帶機(jī)載電腦,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控機(jī)組的運(yùn)行情況,直接顯示故障位置,降低了檢修人員的工作難度,提高了檢修效率。

3 應(yīng)用中遇到的主要問題和困難

3.1掘支錨連續(xù)平行作業(yè)一體化

1)臨時(shí)支護(hù)裝置移架時(shí)出現(xiàn)千斤頂行程不同步,導(dǎo)致支架頂梁或底座前移不同步的現(xiàn)象。

2)在底板浮煤較多時(shí),臨時(shí)支護(hù)裝置移架時(shí)受浮煤阻力影響出現(xiàn)傾斜及路線偏移。

3)除塵風(fēng)機(jī)占用空間大,不利于臨時(shí)支護(hù)裝置及掘進(jìn)機(jī)靈活移動(dòng)。

4)鉆錨平臺(tái)鉆機(jī)扭矩較小,遇到堅(jiān)硬巖石頂板時(shí)打鉆困難。

3.2掘錨一體機(jī)

1)體積大、重量大、搬家倒面時(shí)間長(zhǎng),難度大。

2)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)其影響較大,遇到較大斷層或陷落柱無法強(qiáng)行通過。

3)拐機(jī)開口作業(yè),技術(shù)性強(qiáng),操作難度大,速度慢。

4)若巷道底板松軟或遇水膨脹時(shí),容易窩機(jī),處理困難。

5)配件大多為進(jìn)口件,維修費(fèi)用高。某些大型部件井下無法拆卸,只能停產(chǎn)升井維修,耗時(shí)耗工。

4 開展煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究的幾點(diǎn)啟示

4.1轉(zhuǎn)變思想觀念是關(guān)鍵

思想是行動(dòng)的先導(dǎo),認(rèn)識(shí)的高度決定執(zhí)行的力度。談到煤炭科技創(chuàng)新,地方煤礦總認(rèn)為只有省屬五大集團(tuán)才能搞成的事,其實(shí)不然,只要領(lǐng)導(dǎo)重視,地方煤礦同樣能夠做出成績(jī)。三元煤礦從董事長(zhǎng)到煤礦一線職工,高度重視掘支錨快速掘進(jìn)技術(shù)研究,2014年10月,在煤炭市場(chǎng)下滑的形勢(shì)下,三元煤礦不惜投入大量資金,決定引進(jìn)掘錨機(jī),并對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),正是有了領(lǐng)導(dǎo)的重視,該項(xiàng)工作得以順利實(shí)施,并取得了預(yù)期效果。

4.2科研隊(duì)伍建設(shè)是支撐

人才隊(duì)伍建設(shè)是科技發(fā)展的重要支撐。多年來,潞安集團(tuán)始終堅(jiān)持走技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展之路,注重加強(qiáng)科技人才隊(duì)伍建設(shè)。從2012開始,指導(dǎo)漳村煤礦先后經(jīng)歷了傳統(tǒng)的前探梁、交錯(cuò)自移式超前支架及連續(xù)自移式超前支架三個(gè)發(fā)展階段,最終形成集超前鉆探、快速臨時(shí)支護(hù)、連續(xù)支護(hù)作業(yè)為一體的掘、支、錨連續(xù)平行作業(yè)一體化快速掘進(jìn)的新模式。

4.3解決裝備技術(shù)是保障

裝備是快速掘進(jìn)的重要基礎(chǔ),也是掘支錨快速掘進(jìn)技術(shù)的難點(diǎn)。三元煤礦重新設(shè)計(jì)安裝1臺(tái)頂錨桿鉆機(jī),2臺(tái)幫錨桿鉆機(jī),1臺(tái)風(fēng)動(dòng)探水鉆機(jī)。漳村煤礦將除塵風(fēng)機(jī)安裝位置由皮帶機(jī)尾處轉(zhuǎn)移到支架內(nèi),改進(jìn)超前支架推煤裝置,新增風(fēng)筒儲(chǔ)藏機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了延伸風(fēng)筒自動(dòng)化。

5 關(guān)于推廣應(yīng)用煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)的建議

1)技術(shù)基本成熟可推行。漳村、三元、高河及保德等煤礦的應(yīng)用實(shí)踐證明,山西煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)已基本成熟。漳村、高河煤礦為省屬五大集團(tuán)煤礦提供了成功示范,三元、保德煤礦的成功經(jīng)驗(yàn)為全省地方煤礦開展快速掘進(jìn)技術(shù)研究提供了很好的借鑒。煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)需要加大示范性應(yīng)用,在持續(xù)改進(jìn)的基礎(chǔ)上,積極推廣應(yīng)用。

2)加大政策支持。積極引導(dǎo)企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)研究與應(yīng)用,對(duì)實(shí)現(xiàn)效果較好的企業(yè)給予獎(jiǎng)勵(lì),對(duì)模范帶頭參與技術(shù)研究的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)在選拔任用上給予傾斜。對(duì)實(shí)施煤巷快速掘進(jìn)研究的煤礦企業(yè),政府減免相關(guān)涉煤稅費(fèi),降低企業(yè)成本。

3)加重資金扶持。前期投入比較高,在目前形勢(shì)下,煤礦企業(yè)具有一定的資金壓力。需要加大資金支持,對(duì)實(shí)施掘支錨快速掘進(jìn)研究的煤礦企業(yè),應(yīng)列為省科技重大創(chuàng)新技術(shù)項(xiàng)目,優(yōu)先享受山西省科技創(chuàng)新計(jì)劃資金支持。

4)加快人才培養(yǎng)。開展煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究,需要各專業(yè)技術(shù)人員相互配合,從制定方案、開發(fā)研究、技術(shù)創(chuàng)新到現(xiàn)場(chǎng)使用維護(hù)都需要有專業(yè)的人才隊(duì)伍支撐。要培養(yǎng)一批懂機(jī)電、懂通信、懂開采的綜合性人才,使快速掘進(jìn)技術(shù)得到持續(xù)應(yīng)用,持續(xù)改進(jìn)。

5)加強(qiáng)裝備改造。由于地質(zhì)條件對(duì)實(shí)施掘支錨快速掘進(jìn)影響較大,遇到較大斷層或陷落柱無法強(qiáng)行通過,需要結(jié)合煤礦實(shí)際情況進(jìn)行裝備的技術(shù)改造和創(chuàng)新。

ApplicationofRapidDrivingTechnologyinRoadways

ZHANGMingsheng,JIAWenhao

(ShanxiCoalIndustrialHall,Taiyuan030012,China)

Rapid driving technology is of great importance, since it could promote safe production, reduce staff number, improve efficiency, and decrease labor intensity. The paper introduces the rapid driving technology and its application, analyzes major problems and difficulties in operation, and proposes some advice for its improvement.

rapid driving;continuous and parallel operation of digging anchor;driving and anchor machine

1672-5050(2017)02-0001-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.04.001

2017-03-17

張明生(1964-),男,山西太原人,碩士研究生,從事煤炭科技裝備管理工作。

TD263.3+2

A

(編輯:劉新光)