王小東

摘 要：社會生產(chǎn)生活對煤炭資源的需求帶動了煤炭開采行業(yè)的發(fā)展，從而也對煤炭開采技術(shù)提出了更高的要求，由此我國煤炭企業(yè)從國外引進(jìn)了掘錨機(jī)組?；诖?，本文將掘錨機(jī)組作為研究對象，對其在煤礦巷道掘進(jìn)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。首先闡述了掘錨機(jī)組的組成及應(yīng)用優(yōu)勢，然后介紹了掘錨機(jī)組的應(yīng)用要點，并將神東煤炭集團(tuán)布爾臺煤礦作為實例，分析掘錨機(jī)組的具體應(yīng)用效果，最后給出了完善掘錨機(jī)組的對策，以期促進(jìn)掘錨機(jī)組在煤礦巷道掘進(jìn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：掘錨機(jī)組；掘進(jìn)技術(shù)；煤礦巷道

中圖分類號：TD263.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0164-02

作為產(chǎn)煤大國，我國的煤炭產(chǎn)量在不可再生能源中在占據(jù)較大的比例，對煤礦開采技術(shù)有較高的要求。在我國煤礦巷道掘進(jìn)中，掘錨機(jī)組這一掘進(jìn)技術(shù)，大大提升了煤礦巷道掘進(jìn)的效率和安全性，促進(jìn)了我國煤炭資源的高效、安全、高質(zhì)量生產(chǎn)。因此，對于掘錨機(jī)組掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)的分析是很有必要的。

1 掘錨機(jī)組掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)分析

1.1 掘錨機(jī)組掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)的組成

在煤炭開采過程中，煤礦巷道掘進(jìn)的危險性相對較高，為了提升煤礦巷道掘進(jìn)的安全性，煤炭企業(yè)需要設(shè)置有效的支護(hù)技術(shù)，防止頂板或者巷壁出現(xiàn)坍塌，造成安全事故。作為煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)，掘錨機(jī)組具備較高的安全性，其一體化掘進(jìn)主要由以下三個方面實現(xiàn)。

第一，掘錨機(jī)組，在掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)中，掘錨機(jī)組是核心內(nèi)容，掘錨機(jī)組兼?zhèn)渚蜻M(jìn)機(jī)和錨桿鉆機(jī)的功能，通過兩者的有效融合，實現(xiàn)了掘錨的平行施工，有助于掘進(jìn)效率的提升。經(jīng)過長期發(fā)展之后，掘錨機(jī)組的功能越來越完善，主要由掘錨作業(yè)平行施工機(jī)組以及煤后支護(hù)機(jī)組組成。隨著我國煤炭行業(yè)的自動化發(fā)展，煤礦巷道的掘進(jìn)要求隨之增加，我國開始從國外引進(jìn)掘錨機(jī)組，并投入了大量的資金用于掘錨機(jī)組的研發(fā)，以期研發(fā)出適用于我國煤礦與地質(zhì)條件的掘錨機(jī)組。

第二，錨桿支護(hù)技術(shù)，在煤礦巷道掘進(jìn)中，錨桿支護(hù)是主要的安全防護(hù)措施，能夠保障掘進(jìn)作業(yè)的安全。錨桿支護(hù)技術(shù)主要是應(yīng)用金屬件或者玻璃鋼制成桿柱，然后鉆取相應(yīng)的孔洞，將其錨固于煤礦巷道硐室周圍的巖體中，以此提高巖體的穩(wěn)定性，從而發(fā)揮其支護(hù)作用。錨桿支護(hù)技術(shù)具有支護(hù)效果好、操作簡單且成本低廉等優(yōu)勢。將我國某煤炭企業(yè)為例，該企業(yè)在引進(jìn)掘錨機(jī)組的同時，提高對錨桿支護(hù)技術(shù)的重視，選擇金屬件作為錨桿，并按照矩形形狀進(jìn)行錨桿的布置，通過錨桿頂端樹脂的應(yīng)用，提高錨桿的支護(hù)效果；選擇鋼絞線作為錨索，并在頂端設(shè)置兩個錨固劑，根據(jù)圍巖屬性不同，支護(hù)參數(shù)要隨時改變，然后將錨索錨固，確保錨索和巖層面始終保持垂直狀態(tài)，在保障掘進(jìn)安全的同時，提高了巷道掘進(jìn)速度。

第三，后續(xù)配套技術(shù)，雖然掘錨機(jī)組一體化掘進(jìn)技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢，結(jié)合了采煤機(jī)及錨桿鉆機(jī)的功能，但是仍舊需要與后續(xù)配套技術(shù)進(jìn)行配合應(yīng)用，共同完成煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)。其中，掘錨機(jī)組主要負(fù)責(zé)裝煤、落煤及運(yùn)輸作業(yè)；錨桿支護(hù)技術(shù)主要負(fù)責(zé)支護(hù)作業(yè)。但是在實際的煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)中，煤炭企業(yè)需要確保各個作業(yè)環(huán)境順利完成，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)一體化、自動化、機(jī)械化掘進(jìn)。因此，煤炭企業(yè)需要配合應(yīng)用后續(xù)配套技術(shù)，保障煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)的順利完工[1]。

1.2 掘錨機(jī)組掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢

觀察國外的掘錨機(jī)組應(yīng)用狀況可知，掘錨機(jī)組在煤礦巷道掘進(jìn)中具有顯著的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾點：

第一，提高掘進(jìn)效率，該技術(shù)能夠有效提升煤礦的成巷速度及掘進(jìn)速度，其截割滾筒能夠在6米的范圍內(nèi)實現(xiàn)一次成巷，有助于開采效率的提升，而且掘錨機(jī)組中應(yīng)用了導(dǎo)軌式強(qiáng)力液壓錨桿鉆機(jī)，能夠節(jié)約支護(hù)時間。

第二，提升錨桿支護(hù)質(zhì)量，應(yīng)用掘錨機(jī)組進(jìn)行一體化掘進(jìn)，能夠有效提升錨桿支護(hù)的質(zhì)量，保障錨桿支護(hù)的效果。在頂板暴露之后，操作人員可以及時安裝錨桿，防止頂板在錨桿支護(hù)之前出現(xiàn)離層現(xiàn)象。與此同時，錨桿機(jī)組具有臨時支護(hù)系統(tǒng)，其頂推力可達(dá)40kN，能夠?qū)崿F(xiàn)頂板的預(yù)壓縮，將施加的頂推力轉(zhuǎn)化成錨桿的預(yù)緊力，從而提升錨桿的支護(hù)質(zhì)量與支護(hù)效果。

第三，改善開采作業(yè)環(huán)境，掘錨機(jī)組能夠一次成巷，其巷道成型相對較好，掘錨機(jī)組的控制人員可以處于安全的巷道內(nèi)進(jìn)行遙控操作，在很大程度上提高了掘進(jìn)作業(yè)的安全性。與此同時，在掘錨機(jī)組掘進(jìn)的過程中，其操作具有顯著的自動化及現(xiàn)代化特征，再加上良好的錨桿支護(hù)效果，使得掘進(jìn)勞動強(qiáng)度顯著降低[2]。

2 掘錨機(jī)組掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)在煤礦巷道掘進(jìn)中的應(yīng)用

2.1 一體化掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用要點

2.1.1 掘錨機(jī)組作業(yè)要點

在應(yīng)用一體化掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行煤礦巷道的掘進(jìn)施工時，開采人員需要將中線作為掘進(jìn)基礎(chǔ)，將一米的距離作為一個循環(huán)，進(jìn)行截割掘錨機(jī)作業(yè)。開采人員首先要把截割頭操作油缸抬起在巷道頂板位置，然后再切入煤礦巷道的煤體中，實現(xiàn)從上往下的切割；在掘錨機(jī)組切割到煤層底板的部位時，掘錨機(jī)司機(jī)合理控制好截割頭的垂直位置，在保障巷道底板平整的基礎(chǔ)上，完成底煤的切割；當(dāng)所有余煤裝載完成之后，掘錨機(jī)司機(jī)需要再次調(diào)整截割頭的位置，開始下一個循環(huán)，實現(xiàn)掘錨機(jī)組在煤礦巷道中的一體化掘進(jìn)。

2.1.2 裝載運(yùn)輸作業(yè)要點

掘錨機(jī)組中的裝載運(yùn)輸設(shè)備主要是指中部輸送機(jī)以及收集頭機(jī)構(gòu)。在實際的截割作業(yè)過程中，掘錨機(jī)司機(jī)需要確保收集頭機(jī)構(gòu)利用自身的耙爪裝載機(jī)構(gòu)將所有的落入煤輸送到中部輸送機(jī)中，然后再由中部輸送機(jī)將開采的煤塊輸送到掘錨機(jī)后方的連運(yùn)一號車中，連運(yùn)一號車會將煤塊破碎后均勻運(yùn)輸?shù)娇珧T式輸送機(jī)中；最后，由跨騎式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)侥z帶輸送機(jī)中，從而將煤塊運(yùn)輸?shù)街鬟\(yùn)輸系統(tǒng)中，完成煤塊的裝載運(yùn)輸作業(yè)[3]。

2.1.3 支護(hù)作業(yè)要點

在應(yīng)用錨索支護(hù)方式時，開采人員需要按照如下流程進(jìn)行支護(hù)操作，為掘錨機(jī)的掘進(jìn)提供安全保障：

第一，操作人員需要做好錨桿鉆眼工作，在進(jìn)行錨索支護(hù)之前，掘錨機(jī)的司機(jī)需要利用遙控設(shè)備將掘錨機(jī)調(diào)整為支護(hù)狀態(tài)，伸出穩(wěn)定靴，支起掘錨機(jī)的液壓支撐，合理控制掘錨機(jī)中的支護(hù)梁伸縮閥與前后傾斜閥，在煤礦巷道的工作頂板位置，完成頂棚的支護(hù)。需要注意的是，當(dāng)司機(jī)操控掘錨機(jī)鉆臂的擺動閥門時，需要確保兩側(cè)的鉆架都可以觸碰到鉆眼部位，并根據(jù)事先設(shè)計決定的眼深和具體的煤礦巷道高度，選擇相匹配的鉆桿完成安裝工作，最后使用旋轉(zhuǎn)閥與鉆機(jī)給進(jìn)閥，控制鉆桿完成鉆眼操作，并將鉆桿旋轉(zhuǎn)退出。

第二，在錨索安裝的同時，操作人員需要在第一步中打好的鉆孔內(nèi)放置樹脂，然后再填入錨索。具體的操作流程如下：將錨索的下部位安裝于攪拌器中，并將鉆箱升到錨索的底部，和鉆眼距離約60厘米的部位即可；然后繼續(xù)升高鉆箱，并進(jìn)行轉(zhuǎn)動，完成錨索攪拌操作。需要注意的是，操作人員需要掌握好錨索外漏長度及提升轉(zhuǎn)動的速度，并將攪動時間控制在10-12秒。

第三，固定錨索，在樹脂凝固之后，需要通過掘錨機(jī)錨桿機(jī)司機(jī)的人工操作，安裝錨索具以及錨索托盤。具體的操作要求如下，支護(hù)工需要將錨索的外露部分和掘錨機(jī)的張拉泵頭連接在一起，另一名開采操作人員需要張拉錨索，確保錨索的初錨力達(dá)到相應(yīng)要求初張力。張拉完成之后，松開張拉泵進(jìn)行下一個錨索的張拉。

2.2 一體化掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用實例

本文將國家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)布爾臺煤礦作為研究對象，分析其掘錨機(jī)組一體化掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。在該煤礦中，一體化掘進(jìn)技術(shù)廣泛應(yīng)用于順槽，其中以22207運(yùn)輸順槽為例，其總長度為4800米，巷道煤層的傾角1-3°，上覆基巖的厚度在280-315米之間；松散層的厚度在12-28米之間，夾矸厚度在0.2-7.2米之間不間斷伴隨。在進(jìn)行該煤礦巷道的掘進(jìn)時，煤炭的破、落、裝載運(yùn)輸和巷道支護(hù)均由掘錨機(jī)組和配套設(shè)備完成，實現(xiàn)了一體化掘進(jìn)。開采人員選擇MB670型掘錨機(jī)以及LY2000型連運(yùn)一號車，具體的掘進(jìn)操作與上述流程別無二致，這里不再贅述。應(yīng)用一體化掘進(jìn)技術(shù)，布爾臺煤礦22207運(yùn)輸順槽每天掘進(jìn)32米，月進(jìn)尺為800m，有效解決了煤礦存在的回采工作面接續(xù)緊張問題，實現(xiàn)了煤礦的高效開采。

具體而言，一體化掘進(jìn)技術(shù)的實踐應(yīng)用優(yōu)勢有以下幾種：第一，掘錨機(jī)的司機(jī)能夠通過遙控設(shè)備控制煤礦巷道的掘進(jìn)，司機(jī)本人處于安全性較高的巷道內(nèi)，提高了煤礦開采的安全性，而且無線遙控操作可以使司機(jī)更為準(zhǔn)確地掌握煤礦巷道的掘進(jìn)層位，使煤礦巷道的掘進(jìn)一次成型，降低了煤礦巷道的管理難度，有助于開采質(zhì)量的提升；第二，掘錨機(jī)組能夠同時進(jìn)行頂錨、錨索以及幫錨的長期支護(hù)，不需要進(jìn)行頻繁調(diào)機(jī)，而且掘錨機(jī)的履帶不會對煤層底板造成破壞，有助于開采效率和安全性的提升；第三，掘錨機(jī)組主要進(jìn)行單巷掘進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)一次成巷，在很大程度上簡化了巷道后期的維護(hù)工序，而且不需要或者很少需要開調(diào)車硐室，從而降低了掘進(jìn)工程量，避免煤礦巷道開采作業(yè)中出現(xiàn)無效掘進(jìn)，有助于掘進(jìn)效率的提升。

2.3 一體化掘進(jìn)技術(shù)的完善

在實際的掘錨機(jī)組一體化掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用過程中，因為我國煤礦在生產(chǎn)技術(shù)以及地質(zhì)條件方面與國外存在較大的差異，所以煤礦企業(yè)需要進(jìn)行我國煤礦適應(yīng)性的分析，明確巖層條件、煤層傾角以及巖石硬度等地質(zhì)條件，選擇合適的型號的掘錨機(jī)。比如，在布爾臺煤礦中掘錨機(jī)組將頂錨桿安裝的部位設(shè)置在迎頭的1.9米處，將幫錨桿安裝在距離迎頭的2.9米處。而在其他煤礦巷道中，煤炭企業(yè)需要根據(jù)實際狀況設(shè)置錨桿的安裝部位。

與此同時，因為掘錨機(jī)組采用一次進(jìn)刀成巷作業(yè)，使得巷道斷面呈現(xiàn)出矩形。再加上掘錨機(jī)組具備相對較大的截割滾筒寬度，通常在6米之間，這就要求煤礦巷道具備較大的斷面。但是就實際狀況而言，僅有神東煤炭集團(tuán)以及大同企業(yè)的礦區(qū)能夠達(dá)到這一范圍，大部分礦區(qū)的煤礦巷道都在4.5米左右。因此，在進(jìn)行掘錨機(jī)組一體化掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用時，需要進(jìn)行技術(shù)調(diào)整與更新，確保其應(yīng)用于4.5米寬的煤礦巷道，促進(jìn)我國煤礦行業(yè)的自動化發(fā)展[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，掘錨機(jī)組能夠顯著提升煤礦巷道掘進(jìn)的效率，保障煤炭開采的安全性，需要受到煤炭企業(yè)的重視。通過本文的分析可知，煤炭企業(yè)需要加強(qiáng)掘錨機(jī)組的引進(jìn)與開發(fā)，結(jié)合我國煤礦的地質(zhì)狀況與巖體條件，研發(fā)出適用于我國煤礦巷道掘進(jìn)的掘錨機(jī)組，充分發(fā)揮出掘錨機(jī)組的重要作用，促進(jìn)我國煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，帶動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。希望本文的分析可以為相關(guān)研究提供理論參考。

參考文獻(xiàn)

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