曹飛飛 甄浩 袁野 嚴斌

摘要：巖巷綜合機械化掘進是現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井的標志，合理選擇巖巷掘進設備和設備配套是安全生產(chǎn)，高效生產(chǎn)的保證。在現(xiàn)代化礦井建設中，掘進工作面的快速有序、安全、高效進行是一個關鍵環(huán)節(jié)。那么如何根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)條件和日常生產(chǎn)，合理選擇綜合機械化掘進和輔助配套設備具有舉足輕重的作用。因此綜合機械化掘進設備的合理配套就顯得尤為重要。

關鍵詞：高產(chǎn)高效 設備選型 巖巷

1 概述

薛村礦1959年投產(chǎn)，目前礦井生產(chǎn)能力140萬t/a，主采煤層為5.5m厚的2#煤層（大煤），配采煤層為1.3m厚的4#煤層（野青），全部為貧煤。生產(chǎn)地區(qū)主要在-280m水平，煤層埋深500m左右。

經(jīng)過50余年的開發(fā)，薛村礦煤炭資源日益匱乏，面臨資源枯竭和采掘關系緊張的難題，截止2012年底，主采煤層——山西組2#大煤，已無正規(guī)地區(qū)進行生產(chǎn)。為了延長礦井服務年限，最大限度的回收資源，減少資源浪費，薛村礦三水平南翼地區(qū)確定為后續(xù)發(fā)展需要銜接的主要地區(qū)。該區(qū)為前些年開采結(jié)束盤區(qū)，大煤和野青煤層大部分已開采完畢，但剩余呆滯煤柱資源及深部山青資源廣闊，可采儲量共計430萬t。

薛村礦目前正進行盤區(qū)接替，巷道開拓延伸巖巷工程量大。傳統(tǒng)巖巷炮掘速度慢，新區(qū)準備時間長，嚴重制約正常銜接。為扭轉(zhuǎn)這一被動局面，將傳統(tǒng)的巖巷炮掘施工工藝改為巖巷綜掘機掘進工藝施工，以加快掘進速度，緩解接替緊張，但面對全新的工藝和復雜的地質(zhì)條件，掘進速度難以達到預期，有必要在已經(jīng)取得的一些成果的基礎上，結(jié)合薛村礦的實際條件，研究以實現(xiàn)巖巷安全快速掘進為目的的快速掘進應用技術。

2 研究意義

巷道掘進是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)?！安删虿⒅?，掘進先行”，巷道的快速掘進是保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關鍵技術措施[1]。采掘技術及其裝備水平直接關系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。以掘進機為主體的高效機械化掘進與支護技術是保證礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件，也是巷道掘進技術的發(fā)展方向。隨著綜采技術的發(fā)展，回采工作機械化水平日益提高，使年消耗回采巷道數(shù)量大幅度增加，從而使巷道掘進成為了煤礦高效集約化生產(chǎn)的共性瓶頸問題及關鍵性技術[2]。

巖巷掘進一直是煤礦掘進施工的難題。長期以來，其掘進速度跟不上回采速度成為制約盤區(qū)接替和煤炭生產(chǎn)的主要問題。研究與之相適應的掘、裝、運、支綜合掘進技術，通過技術創(chuàng)新、設備配套、統(tǒng)籌管理，從而實現(xiàn)高產(chǎn)高效，是生產(chǎn)、科研人員追求的重要目標[3]。

要實現(xiàn)現(xiàn)代化綜合機械化的巷道掘進，必須在設備選型及配套上下功夫，完整的綜合機械化掘進作業(yè)，還必須配備高效有力的輔助運輸系統(tǒng)，如果設備選型以及配套不科學，就會降低各單擊性能，影響開機率，更嚴重的話會使綜采活動不能正常進行。在現(xiàn)代化礦井建設中，掘進工作面的快速有序、安全、高效進行是一個關鍵環(huán)節(jié)[4]。那么如何根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)條件和日常生產(chǎn)，合理選擇綜合機械化掘進和輔助配套設備具有舉足輕重的作用。

3 掘進設備及其配套裝備優(yōu)化研究

完整的綜合機械化掘進作業(yè)，還必須配備高效有力的輔助運輸系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)有的運輸方式，現(xiàn)提出4種配套方案進行對比優(yōu)化。

方案1 掘進機+橋式膠帶轉(zhuǎn)載機+可伸縮膠帶輸送機作業(yè)線

該作業(yè)線主要由掘進機、橋式膠帶轉(zhuǎn)載機和可伸縮膠帶輸送機組成。它在我國煤礦巷道掘進中較為廣泛的應用。設備布置是在掘進機后面緊接著膠帶轉(zhuǎn)載機，轉(zhuǎn)載機與可伸縮膠帶輸送機搭接，破下的煤裝上轉(zhuǎn)載機，卸在膠帶輸送機上運出。

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1—掘進機；2—橋式轉(zhuǎn)載機；3—可伸縮膠帶輸送機機尾

圖1 輸送機作業(yè)線

這套方案的主要優(yōu)點：可在實現(xiàn)矸石連續(xù)運輸，減少煤、矸轉(zhuǎn)運停歇時間，能充分反映掘進機的生產(chǎn)效率，切割、裝載、運輸生產(chǎn)能力大，掘進速度快；上膠帶出矸，下膠帶運料，可做到一機多用，減少輔助運料系統(tǒng)，特別是在巷道跨度較小的情況下，這一優(yōu)點更為明顯；膠帶延長速度快，并能利用縮膠帶接長時間進行永久支架安設工作，有效地利用掘進循環(huán)時間。這套方案的主要缺點：該套方案投資比較大，連續(xù)掘進的獨頭巷道長度小于800m的條件下，它的高速度、高工效不能最好的發(fā)揮。

方案2 掘進機+橋式膠帶轉(zhuǎn)載機+刮板輸送機作業(yè)線

該作業(yè)線主要由掘進機、橋式膠帶轉(zhuǎn)載機和刮板輸送機組成。掘進機切割下來的煤經(jīng)轉(zhuǎn)載機和刮板輸送機再卸入其他運輸設備運出；這時需要拆掉在膠帶機尾上行走的小車，換上落地車。落地車輪騎在刮板輸送機槽幫兩側(cè)，隨著掘進機向前掘進，橋式轉(zhuǎn)載機的落地車輪沿著刮板輸送機的槽幫運行。掘進機掘至橋式轉(zhuǎn)載機的最大搭接長度后，需要停機接長刮板輸送機。這種方案需要設置專門的運料系統(tǒng)。

該方案的主要優(yōu)點：在巷道雙巷掘進時適用，且適用于巷道坡度變化大、掘進巷道長度較短的條件。該方案的主要缺點：必須設置專門的運料系統(tǒng)，在停機接長刮板輸送機時會浪費時間，工序麻煩。

方案3 掘進機+梭車作業(yè)線

該方案由掘進機、梭式礦車和牽引電機車等幾部分組成。

掘進機切割下來的煤矸經(jīng)裝運機構、膠帶轉(zhuǎn)載機卸載于梭車內(nèi)，然后和防爆電機車拉至卸載地點卸載。該方案的主要優(yōu)點：工序銜接比較靈活，適用于不同彎角變化的巷道，梭車可以按實際需要穿套搭接，把工作效能提高到最大。

該方案的主要缺點：不能連續(xù)裝載，只適用于裝卸地點運輸距離較短的條件，并且井下必須具有卸載倉。

方案4 掘進機+吊掛式膠帶機+礦車作業(yè)線

該方案由掘進機、吊掛式膠帶機和礦車等幾部分組成。

吊掛式轉(zhuǎn)載機一端與掘進機連接，另一端通過行走車輪吊掛在巷道頂板的單軌上，隨著掘進機向前掘進，吊掛式膠帶轉(zhuǎn)載機隨同一起向前移動。

該方案的主要優(yōu)點：適應斷面較小，地壓較大且以金屬材料作為永久支護的小型煤礦。該方案的主要缺點：掘進機工時利用率低，不能連續(xù)裝載，掘進速度受影響，永久支架的安裝質(zhì)量要求比較嚴格，輔助工程量較大。

4 配套方案選取

由以上各方案可知方案1的特點巷道在用作皮帶運輸時且長度大于800mr的條件下工作效能將發(fā)揮到最好。方案2的特點在巷道坡度變化大、雙巷掘進時該方案比較適合。方案3的特點所掘進的巷道如果離裝卸地點比較近且巷道彎角變化比較大的該方案比較適合。方案4的特點生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，斷面要求小的小煤礦該方案比較適合。

根據(jù)薛村礦南翼運輸巷的現(xiàn)有地質(zhì)條件來看，井底沒有裝卸倉，斷面尺寸4100mm×3300mm來分析，很明顯方案3和方案4不適合該巷道掘進所用。

以現(xiàn)有的運輸系統(tǒng)來看，方案一二都比較合適。該巷道為單巷掘進且巷道傾角為3°～11°，巷道坡度變化小，該運輸巷總的掘進長度為1077m，掘進長度遠大于800m長，綜合分析方案1和方案2來看，方案一的工作效能發(fā)揮最好。因此配套裝備優(yōu)化最終選擇方案1：掘進機+橋式膠帶轉(zhuǎn)載機+可伸縮膠帶輸送機作業(yè)線。

5 結(jié)語

掘進設備選型及配套應該遵循安全第一、高效生產(chǎn)、相互協(xié)調(diào)、滿足地質(zhì)條件和掘進巷道斷面的需求，同時考慮設備的尺寸大小以及運輸能力，銜接好掘進和支護的關系，通風、供電和排水這些環(huán)節(jié)也要重視，只有這樣才能發(fā)揮各個設備的整體效能。實踐也證明，合理科學的選擇綜合機械化掘進和輔助配套設備是高產(chǎn)、高效、經(jīng)濟和安全的前提和保證。

參考文獻：

[1]李鴻艷.煤礦綜合機械化設備的選型與技術改造[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，6：035.

[2]關同，孟祥波.淺議煤礦綜和機械化設備的選型與改進[J].黑龍江科技信息，2011，23：070.

[3]王啟廣，姜雪峰，王春蘭，等.綜采工作面設備的選型與配套原則探討[J].礦山機械，2009（17）：4-7.

[4]薛文智.綜采工作面設備選型，配套及發(fā)展趨勢[J].當代礦工，2007（12）：47.